Automobiļu hidraulisko bremžu galveno cilindru evolūcija un strukturālās īpašības

Kopš Kārlis Benss 1885. gadā uzbūvēja pirmo viena{0}}cilindru-trīs riteņu automašīnu, transportlīdzekļi ir pavadījuši cilvēka sociālo attīstību vairāk nekā gadsimtu. Bremžu sistēma kā transportlīdzekļa kritiskā drošības sistēma ir nepārtraukti attīstījusies līdz ar automobiļu progresu. Hidrauliskās bremžu sistēmas galvenais cilindrs ir hidrauliskās bremžu sistēmas enerģijas padeves pamatā, un tas ir vairākkārt pārveidots un uzlabots.

Galvenā bremžu cilindra attīstības trajektoriju var izsekot vairākos galvenajos posmos: vienas -ķēdes galvenais cilindrs, atlikušā-spiediena-vārsta tips, divu-ķēžu (tandēma) galvenais cilindrs un konfigurācijas, kas paredzētas, lai pielāgotos S}Bremžu sistēmas pretbloķēšanas sistēmai (S){{4}St prasībām. Katrā posmā parādījās variācijas, lai apmierinātu īpašas dizaina un veiktspējas vajadzības. Šajā rakstā ir apskatīts katras galvenās konfigurācijas attīstības ceļš, strukturālās iezīmes, darbības principi un ražošanas apsvērumi.

Pirms 1967. gada lielākā daļa automobiļu galveno cilindru bija vienkārši-viens rezervuārs ar vienu virzuli un vienu blīvi. Šai arhitektūrai bija būtisks trūkums: ja noplūda riteņa cilindrs, sabojājas bremžu līnija vai sabojājas viens iekšējais blīvējums, vadītājs varēja pilnībā zaudēt bremzēšanu.

Izrāviens drošības dublēšanas virzienā notika 1962. gadā, kad Cadillac ieviesa divu ķēžu bremžu sistēmu ar atsevišķām priekšējām un aizmugurējām hidrauliskajām līnijām. Ja vienā ķēdē būtu noplūde, otra joprojām varētu apturēt transportlīdzekli. Arī American Motors jau agri ieviesa dalīto-cilindru sistēmas, lai gan to diagonālā-šķeltā arhitektūra sadalīja ķēdes starp vienu priekšējo riteni un vienu aizmugurējo riteni pretējās pusēs-, kas uzlaboja drošību, bet vēl nebija pilnīga priekšējā-aizmugurējā atdalīšana.

Vairāki ražotāji neatkarīgi strādāja pie divu{0}}cilindru sistēmu, kas piedāvā iebūvētu-redundanci. Wagner Electric bija viens no pirmajiem, kas guva panākumus. Īstais pagrieziena punkts notika 1967. gadā, kad ASV federālā valdība noteica, ka visiem transportlīdzekļiem jābūt aprīkotiem ar dubulto-galveno bremžu cilindru ar atsevišķām ķēdēm līnijas atteices vai citu bojājumu gadījumā.

Mūsdienu divu ķēžu{0}}galvenajiem cilindriem parasti ir divas atsevišķas kameras, kas atdala priekšējo un aizmugurējo bremžu ķēdi, lai gan dažas konfigurācijas joprojām ir sadalītas pa diagonāli. Šis risinājums novērš pilnīgu bremzēšanas zudumu, ja sabojājas viens blīvējums vai rodas spiediena noplūde. Vairāk nekā 75% bremzēšanas veic priekšējie riteņi, kas nozīmē, ka aizmugurējo bremžu bojājums var palikt vadītājam nepamanīts, bet priekšējie joprojām darbojas pilnībā.

Operatīvi, kad bremžu pedālis ir nospiests, spēks caur stumšanas-stieni tiek pārnests uz galvenā cilindra virzuli. Virzulim ir divi blīvējumi un tas pārvietojas divās kamerās ar līniju, kas paredzēta katrai ķēdei. Kad virzuļi tiek spiesti uz priekšu, hidrauliskais spiediens veido un pārvieto lielākus virzuļus suportos vai riteņu cilindros, apturot riteņus.

1.1 Vispārīgs apraksts

Virzuļa -tipa divkontūru-galvenais bremžu cilindrs-, kas dažās nozares literatūrā tiek saukts arī par bezpārneses vai centra{3}}padeves tipu-, ir būtiska atkāpe no parastās galvenā cilindra arhitektūras. Tā vietā, lai novietotu kompensācijas portus cilindra urbuma sienā, šis dizains nosaka kompensācijas ejas uz paša virzuļa. Šī šķietami vienkāršā pārvietošana būtiski ietekmē sistēmas integrāciju, izturību ABS/ESP riteņbraukšanā un kompakto iepakojumu.

Virzuļa{0}}tipa galvenais cilindrs ir strukturāli kompakts. Tā iekšējās sastāvdaļas teleskopē kopā kā antenas sekcijas, ļaujot kopējam blokam vienmērīgi izvilkt un ievilkties. Šis teleskopiskais izvietojums ievērojami samazina aksiālouzstādīšanas garums-parastiapmēram puseparastajiem galvenajiem cilindriem,{0}}vienlaikus nodrošinot atbilstībustingra hidraulikamūsdienu ABS un ESP sistēmu plūsmas prasības.

1.2. Strukturālie raksturlielumi

Atšķirīgākā virzuļa{0}}tipa galvenā cilindra iezīme ir kompensācijas portu izvietojums uz virzuļa, nevis cilindra urbuma sienā. Šis dizains novērš aso malu parastā urbuma-sānu pieslēgvietā, kas vēsturiski bija primāro kausa blīvējumu galvenā bojājuma vieta. Tas nodrošina arī daudz lielāku kopējo kompensācijas plūsmas laukumu,{4}}ap virzuļa apkārtmēru var izvietot vairākus portus.

Turklāt, tā kā viss virzuļa efektīvais garums tiek izmantots, lai noslēgtu kontaktu ar cilindra urbuma sienu, cilindra korpusa kopējo garumu var ievērojami samazināt.

1.3. Darbības princips

Atpūtas stāvoklī primārā un sekundārā ķēde ir atvērta rezervuāram, izmantojot virzuļa -kompensācijas portus. Kad vadītājs nospiež bremžu pedāli, primārais virzulis virzās uz priekšu. Kompensācijas porti virzās garām primārajam kausa blīvējumam, kas tagad atrodas pret gludu, nepārtrauktu urbuma virsmu. Kad pieslēgvietas ir apietas, spiediena kamera tiek noslēgta un tiek veidots hidrauliskais spiediens, piegādājot šķidrumu uz bremžu ķēdēm.

Atlaižot pedāli, virzulis atgriežas atsperes spēka ietekmē. Kompensācijas pieslēgvietas atkārtoti-ieiet zonā aiz primārā kausa blīvējuma, atjaunojot- saziņu starp spiediena kameru un rezervuāru, ļaujot šķidrumam plūst atpakaļ un pēc vajadzības papildināt kameru.

1.4 Galvenās atšķirības no parastajiem galveno cilindru modeļiem

• 1.4.1. Ievērojami samazināts aksiālais garums

Tā kā iekšējās sastāvdaļas atrodas teleskopā viena ar otru, kopējais montāžas garums var būtkrasi saīsināts-bieži līdz aptuveni uz pusi mazāka nekā parastajam tandēma galvenajam cilindram ar salīdzināmu urbuma diametru un izejas tilpumu. Šī iepakojuma priekšrocība ir būtiska transportlīdzekļiem ar šauru motora nodalījuma izkārtojumu.

• 1.4.2. Tieša saderība ar ABS sistēmām

Parastie galvenie cilindri ar urbuma{0}}sienas kompensācijas pieslēgvietām ir uzrādījuši lielu primārā kausa blīvējuma bojājumu līmeni, ja tos izmanto kopā ar ABS. Iemesls ir ABS darbības dinamikā: aktīvas ABS cikla laikā sistēma atkārtoti atbrīvo un atkārtoti{2}}izspiež bremžu šķidrumu. Tas izraisa galvenā cilindra virzuļa svārstības šaurā diapazonā. Parastā konstrukcijā šīs svārstības bieži novieto primāro kausa blīvējumu tieši kompensācijas porta vietā. Zem augsta spiediena blīvējuma kauss tiek iespiests porta atverē, izraisot ātru blīvējuma nodilumu, iegriezumus vai ekstrūzijas kļūmi.

Virzuļa{0}}tipa konstrukcijā kompensācijas porti pārvietojas kopā ar virzuli. Primārais kausa blīvējums saskaras tikai ar gludu cilindra urbuma sienu visā tā gājiena diapazonā. Neviena porta mala nesaskaras ar blīvi nevienā virzuļa pozīcijā, praktiski novēršot šo atteices režīmu.

• 1.4.3. Saderība ar ESP augstām{1}}plūsmas prasībām

Elektroniskās stabilitātes programmas (ESP) sistēmām, kuras arvien vairāk tiek pieprasītas visā pasaulē, galvenajam cilindram ir jāpavada liels daudzums bremžu šķidruma ļoti īsos laika intervālos, lai nodrošinātu automātisku bremžu darbību. Virzuļa -tipa dizains atbilst šai prasībai, jo tajā ir iespējams iekļaut vairākus lielus kompensācijas portus, kas izvietoti ap virzuļa apkārtmēru. Šis dizains ir kļuvis par vēlamo arhitektūru transportlīdzekļiem, kas aprīkoti ar ESP.

1.5. Ražošanas specifikācijas virzuļa{1}}tipa galvenajam cilindram

Pareizam blīvējumam starp primāro kausa blīvējumu un virzuli ir jābūt līdzsvarotam ar vajadzību pēc šķidruma apiet krūzes blīvējumu kompensācijas fāzes laikā. Turklāt vienmērīgai slīdēšanai bez iesiešanas ir nepieciešama precīza urbuma apaļuma, virzuļa taisnuma un virsmas apdares kontrole.

2 centrālais vārsts, dubultā-kontūras bremžu galvenais cilindrs

2.1. Vispārīgs apraksts

Centrālais vārsta -tipa galvenais cilindrs tika īpaši izstrādāts lietošanai ar ABS{1}}aprīkotiem transportlīdzekļiem. Tāpat kā virzuļa-tipa dizains, tas novērš parasto urbuma-sienas kompensācijas pieslēgvietu, taču tas tiek panākts, izmantojot citu mehānismu: iekšēju atsperi{5}}noslogotu vārstu, kas novietots katra virzuļa centrā.

Patenti, kas apraksta pretbloķēšanas hidraulisko bremžu sistēmu centrālo vārstu konfigurācijas{0}}, ir datēti ar 90. gadu vidu, un 2000. gadu sākumā lielie ražotāji, tostarp Bosch, izstrādāja paši savas sērijveida versijas. Dizains ir izrādījies īpaši piemērots vieglajiem automobiļiem, kur iepakojuma telpa ir mazāk ierobežota, bet ABS izturība joprojām ir prioritāte.

2.2. Strukturālie raksturlielumi

Centrālā vārsta galvenā cilindra galvenā iezīme ir pilnīga kompensācijas portu neesamība cilindra urbuma sienā. Tā vietā katrā virzulī ir aksiālais centrālais vārsts-, kas sastāv no nelielas atsperes, vārsta lāpstiņas vai lodītes un blīvējuma ligzdas,-kas kontrolē šķidruma saziņu starp spiediena kameru un rezervuāru. Cilindra urbums ir pilnīgi gluds no miera stāvokļa visā gājiena garumā, nodrošinot nepārtrauktu blīvējuma virsmu primārajiem kausa blīvējumiem.

Šī struktūra novērš asu kompensācijas pieslēgvietas malu, kas bojā primāro kausu blīvējumus parastajās konstrukcijās.

2.3. Atšķirības no parastajiem galveno cilindru modeļiem

Galvenā atšķirība ir strukturāla: centrālā vārsta -tipa galvenajos cilindros ir centrālais vārsts, un tiem nav kompensācijas pieslēgvietu. Parastajiem galvenajiem cilindriem ir kompensācijas pieslēgvietas un nav centrālā vārsta.

Funkcionālās sekas ir tikpat nozīmīgas. Parastā konstrukcijā primārā kausa blīvējums normālas bremzēšanas laikā atkārtoti šķērso kompensācijas porta malu. Šis nodiluma mehānisms ir ievērojami paātrināts ABS lietojumos, kur virzulis strauji svārstās pie porta pozīcijas. Centrālā vārsta -tipa konstrukcijās kausa blīvējums nekad nesaskaras ar atverēm urbuma sieniņā, ievērojami pagarinot blīvējuma un cilindra kalpošanas laiku.

Īpaši ABS lietojumiem šī atšķirība ir būtiska. Kad ABS aktīvie cikli izraisa spiediena pulsāciju galvenā cilindra spiediena kamerās, primārais kausa blīvējums centrālā vārsta konstrukcijā vienkārši brauc pa gludas urbuma virsmu, ko neietekmē pulsējošais spiediens, kas parasto blīvējumu iedzītu porta atverē.

2.4. Darbības princips

Atpūtas stāvoklī centrālais vārsts tiek turēts atvērts ar atsperes spēku un mehāniskās aiztures ģeometriju. Bremžu šķidrums no rezervuāra plūst caur vārstu, ap uzgali un spiediena kamerā. Kad vadītājs nospiež bremžu pedāli un sākas virzuļa kustība, vārsta atsperes spēks pakāpeniski tiek pārvarēts, un vārsta ligzda aizveras pret lāpstiņu. Kad spiediena kamera ir noslēgta, tā tiek izolēta no rezervuāra, un turpmāka virzuļa kustība rada spiedienu iesprostotajā šķidrumā, nogādājot to bremžu ķēdēs.

Atlaižot pedāli, atgriešanas atsperes spiediens sākotnēji pazeminās, centrālā vārsta atspere{0}}atkal atver vārstu, un šķidrums plūst atpakaļ no rezervuāra spiediena kamerā.

Centra vārsta priekšslodzes atsperes spēks ir rūpīgi jāizvēlas. Ja priekšslodzes spēks (F), dalīts ar efektīvo blīvējuma laukumu, rada atpakaļ-atvēršanas hidraulisko spiedienu, kas ir mazāks par 0,03 MPa, bremžu šķidruma kompensācija tiek paātrināta, tiek uzlabots galvenā cilindra atgriešanās ātrums un tiek atvieglota manuāla bremžu šķidruma uzpilde montāžas laikā.

2.5. Centrālā vārsta galveno cilindru ražošanas specifikācijas

Tālāk norādītās specifikācijas atspoguļo tipiskas prasības pasažieru transportlīdzekļiem:

3 Galvenās strukturālās tendences un novērojumi

3.1. Regulu{1}}vadīta attīstība

Vissvarīgākais galvenā cilindra attīstības virzītājspēks ir bijis drošības regulējums. 1967. gada ASV mandāts attiecībā uz divkontūru{4}}bremžu sistēmām pārveidoja visu nozari. Tāpat Eiropas Savienības prasība, ka visiem jaunajiem pasažieru transportlīdzekļiem no 2004. gada jābūt aprīkotiem ar bremžu pretbloķēšanas sistēmām (ABS)-un elektronisko stabilitātes programmu (ESP), sākot no 2014. gada,{10}}ir būtiski mainījusi galvenā cilindra darbību.

ABS prasība nozīmē, ka galvenajiem cilindriem tagad ir jāiztur spiediena pulsācijas un blīvējuma svārstības bez priekšlaicīgas nodiluma. ESP prasība nozīmē, ka galvenajiem cilindriem ir nekavējoties jāpavada liels šķidruma daudzums automātiskai bremzēšanai. Šīs prasības nav obligātas,{2}}tās ir obligātais minimums transportlīdzekļu homologācijai lielākajā daļā lielāko tirgu.

3.2. Globālais tiesiskais regulējums

Attiecībā uz eksportam paredzētām bremžu sistēmas sastāvdaļām svarīga ir izpratne par diviem dominējošiem normatīvajiem regulējumiem.

• FMVSS 105 (ASV): Federālais mehānisko transportlīdzekļu drošības standarts Nr
• ECE R13 (ES un daudzi citi tirgi): ANO Noteikumi Nr.. 13 aptver vienotus noteikumus M, N un O kategorijas transportlīdzekļu apstiprināšanai attiecībā uz bremzēšanu. To plaši izmanto Eiropā, Āzijā, Tuvajos Austrumos un ārpus tās.

Mūsdienu transportlīdzekļiem jāatbilst vienam vai abiem no šiem standartiem, un galvenā cilindra konstrukcijai ir jāatbilst attiecīgajiem testa protokoliem.

3.3. Pāreja uz bezportu arhitektūru

Parastās urbuma{0}}sienas pieslēgvietas ir pierādījušas uzticamības problēmas saistībā ar ABS ciklu. Gan virzuļa-tipa, gan centrālā vārsta-tipa dizains novērš porta malu, izmantojot atšķirīgu mehānismu. Kura arhitektūra galu galā dominēs, joprojām ir atklāts jautājums, lai gan virzuļa{5}}tipa dizains piedāvā priekšrocības aksiālā garuma un plūsmas jaudas ziņā, kas var izrādīties izšķirošas turpmākiem lietojumiem.

3.4. Integrācija ar elektroniskajām vadības sistēmām

Elektroniskajai stabilitātes programmai (ESP) un jaunās paaudzes bremžu-ar-vadu sistēmām ir nepieciešami galvenie cilindri, kas spēj nodrošināt ātru, lielu šķidruma daudzumu, kā arī integrācija ar elektroniskajiem vadības blokiem un pozīcijas sensoriem. Lai gan pilnībā autonomi transportlīdzekļi (4. un 5. līmenis) galu galā var samazināt paļaušanos uz hidrauliskajiem komponentiem par labu tikai elektroniskām bremzēm, ir sagaidāms, ka bremzēšana-ar vadu{7}}pārskatāmā nākotnē saglabās hidraulisko pamatu.

Galvenā bremžu cilindra evolūcija ir sekojusi diviem galvenajiem virzītājspēkiem: transportlīdzekļu bremzēšanas drošības prasību uzlabošanai, ko nosaka noteikumi visā pasaulē, kas nepārtraukti ir paaugstinājuši drošības, uzticamības un savietojamības ar citiem bremžu sistēmas komponentiem latiņu; un pastāvīgā galvenā cilindra dizaina un ražošanas procesu pilnveidošana, lai panāktu labāku veiktspēju, zemākas izmaksas un kompaktāku iepakojumu.

Tā kā ABS tagad ir standartaprīkojumā visiem jaunajiem pasažieru transportlīdzekļiem lielākajā daļā tirgu (pilnvarots kopš 2004. gada) un ESP — kopš 2014. gada, galvenajiem cilindriem ir uzticami jāiztur ABS cikliskums un jāatbilst ESP plūsmas prasībām. Nozare tuvojas bezpārneses konstrukcijām-gan centra vārsta, gan virzuļa-tipa-, kas novērš urbuma-sienas kompensācijas portu. Šī pāreja, visticamāk, turpināsies, šīs arhitektūras potenciāli aizstājot lielāko daļu tradicionālo dizainu jaunos transportlīdzekļos.

Tā kā ESP joprojām tiek pieņemts visā pasaulē, virzuļa{0}}tipa galvenā cilindra spēja nodrošināt lielu, momentānu šķidruma daudzumu ļauj to stingri izmantot turpmākiem lietojumiem. Tikmēr pakāpeniska elektronisko stāvbremžu sistēmu un citu elektronisko vadības sistēmu ieviešana jau ir izraisījusi ierobežotu galveno cilindru ar virzuļa stāvokļa sensoru izvietošanu.

Atsauces

[1] Automobiļu bremžu sistēmu noteikumi. ASV Federālais mehānisko transportlīdzekļu drošības standarts Nr. 105 (FMVSS 105), ANO EEK Noteikumi Nr. 13.

[2] Divu-ķēžu galvenā cilindra regulēšana. ASV Federālais mehānisko transportlīdzekļu drošības standarts, 1967. gada mandāts.

[3] ABS un ESP ieviešanas grafiks. Obligāta ABS jauniem vieglajiem automobiļiem no 2004. gada, obligāta ESP no 2014. gada.

[4] Centrālā vārsta galvenā cilindra tehnoloģija. Bosch bremžu sistēmas. Primārā kausa blīvējuma bojājumu mazināšana ABS lietojumos.

[5] Bremžu galveno cilindru tirgus analīze 2025.–2032. Stratistics MRC. Tirgus lielums 2025. gadā ir 3,7 miljardi, 2025. gadā plānots sasniegt 3,7 miljardus, līdz 2032. gadam plānots sasniegt 5,4 miljardus ar 5,5% CAGR.

[6] Haynes rokasgrāmatas. Izpratne par automašīnas galveno cilindru. Attīstības vēsture 1960-1967.

[7] SAE International. SAE J1154 hidrauliskie galvenie cilindri mehānisko transportlīdzekļu bremzēm — veiktspējas prasības (jaunākā versija).

[8] Virzuļa{1}}tipa galvenā cilindra patenti. Hyundai MOBIS, Bosch. Dizaina un ražošanas specifikācijas.