Система ABS для полуприцепов
История ABS
Все началось после первого мирового нефтяного кризиса в 1974 году. Тогда вступила в действие программа развития автомобильного направления компании Bosch, получившая обозначение 3S: sicher, sauber, sparsam — безопаснее, экологичнее, экономичнее. Эта формула воплотила в себе принципы, которым Bosch продолжает следовать в течение всех последующих десятилетий: «Защищать водителя, пассажиров и других участников движения, делать автомобили более экономичными и дружественными природе».
Примером реализации программы 3S и стоящей за ней философии стал такой автомобильный компонент Bosch, как антиблокировочная система тормозов, или сокращенно ABS, с момента внедрения которой в серийное производство в 2008 году исполнилось тридцать лет.
Значение этого устройства, название которого произошло от немецкого Antiblockiersystem,
Если автомобиль без ABS интенсивно тормозит и создаваемая водителем тормозная сила на колесе больше той, которую шина способна передавать на дорожное покрытие, колесо блокируется — наглухо прижимается к тормозному барабану или диску. В этом случае шина не может больше передавать боковые силы, автомобиль становится неуправляемым и теряет устойчивость.
Тормозные силы уменьшаются, а тормозной путь увеличивается. Даже одно резкое нажатие на педаль тормоза может привести к блокировке колес. При этом автомобиль уже перестает реагировать на повороты руля и становится неуправляемым.
В автомобиле, оборудованном антиблокировочной системой, электронный блок управления ABS с помощью датчиков скорости вращения колес постоянно контролирует скорость всех колес. Если одно из колес начинает входить в блокировку, ABS молниеносно вмешивается и снижает давление в тормозной системе, направленное на данное колесо, и таким образом предотвращает его полную остановку. Колодка прижимается к барабану или диску многократно, до двадцати раз в секунду, позволяя машине не терять управляемости при торможении.
При работе ABS давление в тормозном механизме не зависит от усилия нажатия на педаль тормоза, а определяется электронным блоком управления в соответствии с состоянием дорожного покрытия.
Согласно статистике, ABS предотвращает столкновения в 18% случаев, когда для двух автомобилей складывается опасная ситуация на дороге. И в 35% случаев при резком торможении она позволяет автомобилю не улететь с дороги в кювет.
Первые разработки
Первые разработки Bosch в области тормозных систем относятся к
Тормозные системы в те времена были в основном механическими, с тросовым приводом. Так что единственным средством добиться резкого торможения была физическая сила водителя, а подчас и масса его тела, которой он наваливался на педаль. Разумеется, решить проблему экстренного торможения были способны далеко не все водители!
Сперва им на помощь пришли пневматические и гидравлические усилители в тормозной системе, позволившие выполнять эффективное торможение без значительных физических усилий. Эта технология в сочетании с концепцией предотвращения блокировки колес, запатентованной Bosch в 1936 году, легла в основу всех современных систем этой немецкой компании для ходовой части и, в частности, ABS.
Первые тормозные усилители марки Bosch выпускались по лицензии бельгийской фирмы Dewandre — ими оснащали большие двенадцатицилиндровые модели марок Maybach и Horch, весившие под 3 т. Вскоре им на смену пришли и собственные разработки концерна Bosch под названием Bremshilfe: brems в переводе с немецкого — «тормоз», hilfe — «помощь».
В первых усиливающих тормозных системах Bosch использовался вакуум, возникающий во впускном тракте двигателя при сбрасывании газа. При нажатии педали тормоза разница в давлении воздействовала на тормозной цилиндр, повышая эффективность торможения без применения значительной физической силы. При этом сила действия педали тормоза увеличивалась на 30 кг! Эксперименты показали, что тормозной путь легкового автомобиля с таким устройством сокращался на 30%. «Пожалей ноги!» — гласил рекламный лозунг Bosch того времени.
Год спустя в продажу поступила и более компактная система Bosch Bremshilfe, подходившая для всех самых распространенных легковых моделей той эпохи.
Усилители завоевывали популярность. Фритц Зайтц, в то время директор по рекламе компании Bosch, обосновывал практическую необходимость тормозной системы для автомобильной промышленности так: «Скорость современных машин — слишком большое искушение, которому никто не способен противиться и каждый с удовольствием подчиняется». Несмотря на то, что цитата датируется 1927 годом, эта мысль верна и по сей день, с той лишь разницей, что тормоза
Компания постоянно расширяла и совершенствовала ассортимент тормозного оборудования, и со временем на смену пневматическим устройствам пришли гидравлические системы, которыми сейчас оснащаются все легковые автомобили.
Среди ранних изобретений инженеров Bosch в этой области интересно следующее: в 1936 году компанией была запатентована технология предотвращения блокировки колес при резком торможении, позволявшая избежать потери тормозящего действия и управляемости автомобиля. Называлась она устройством для предотвращения жесткого торможения колес. Но работать оно могло только теоретически. На практике реализовать эту идею в те годы не удавалось. Основной проблемой стала невозможность изготовления устройства, которое бы за доли секунды реагировало на блокировку колес, при этом снижая силу торможения и тут же прекращая свое вмешательство. Уже потом выяснилось, что обеспечить подобное быстродействие в сочетании с компактностью способна только цифровая электроника.
Поэтому для патента, зарегистрированного в далеком 1936 году, очень долгое время не находилось практического применения. Ситуация коренным образом изменилась только в
С 1964 года над созданием автомобильной антиблокировочной системы работала небольшая немецкая фирма Teldix GmbH из Гейдельберга (совместное предприятие фирм Telefunken и Bendix). Ее инженер Гейнц Либер разработал фундаментальные основы будущей ABS, а вскоре перешел на новую работу, возглавив отдел электрики и электроники штутгартского концерна
Комплексные зимние испытания первого образца этого устройства, получившего название ABS 1, подтвердили его эффективность, но выявили один существенный недостаток — ненадежность электронных компонентов. Однако вскоре по предложению
Новую версию антиблокировочной системы, названнную ABS 2, первое время устанавливали на заказ, но начиная с 1978 года ее в качестве стандартного оборудования получили
ABS постоянно изменяется и совершенствуется.
Самая ее большая проблема — увеличение тормозного пути на рыхлых грунтах: например, гравии и песке. Согласно статистике ABS удлиняет его на 22%. Однако последние версии антиблокировочной системы научили справляться и с этим. В них колесо придерживается колодками на миллисекунды дольше, позволяя ему нагрести перед собой микровалик грунта, что способствует сокращению тормозного пути.
Устройство и принцип работы ABS
ABS гидравлического тормозного привода состоит из трех основных элементов:
- датчиков скорости вращения колес,
- блока управления (БУ)
- исполнительного механизма — гидроагрегата.
Каждое регулируемое колесо оснащается зубчатым ротором и индуктивным датчиком, содержащим постоянный магнит и катушку.
Вращение ротора наводит в катушке датчика переменное напряжение, частота которого пропорциональна угловой скорости вращения и количеству зубцов ротора. Гидроагрегат включает в себя гидроаккумулятор, электрогидронасос и электрогидравлические клапаны.
На каждое индивидуально регулируемое колесо приходится пара клапанов: нормально открытый впускной клапан и нормально закрытый выпускной клапан. Посредством этих клапанов БУ может поднимать, понижать или поддерживать постоянным давление в тормозной камере.
В исходном состоянии гидроагрегата оба электромагнитных клапана и электродвигатель гидронасоса обесточены. Тормозная камера соединена с главным тормозным цилиндром через открытый впускной клапан; при этом выпускной клапан закрыт.
При рабочем торможении (без блокирования колеса) тормозная жидкость без ограничения поступает из главного цилиндра в тормозную камеру и давление жидкости в цилиндре и в камере одинаково и пропорционально степени нажатия на тормозную педаль. В этом случае АБС на работу тормозной системы не влияет.
При экстренном торможении (с возможностью блокирования колеса) при выявлении склонности колеса к блокированию БУ выдает электрические сигналы одновременно на электромагниты обоих клапанов и они срабатывают. При этом впускной клапан отсоединяет тормозную камеру от главного тормозного цилиндра, а выпускной соединяет ее с гидроаккумулятором, что приводит к сбросу части давления.
Одновременно БУ включает двигатель гидронасоса, чтобы возвратить жидкость из гидроаккумулятора в главный тормозной цилиндр. Давление в тормозной камере продолжает понижаться. Когда опасность блокирования колеса исчезает, БУ снимает напряжение с выпускного клапана, и он закрывается.
При этом тормозная камера оказывается отсоединенной и от главного цилиндра, и от гидроаккумулятора, а давление в камере становится постоянным и меньшим, чем в главном тормозном цилиндре. Когда колесо раскрутится, БУ снимает напряжение с впускного клапана, который открывается и вновь соединяет тормозную камеру с главным тормозным цилиндром.
Давление в камере начинает возрастать, уравниваясь с давлением в главном цилиндре. На этом заканчивается цикл работы ABS. Если колесо вновь проявит стремление к блокированию, то начнется следующий цикл работы. И так будет повторяться до остановки автомобиля. Частота работы системы 5–10 герц.
Слышен характерный треск работающих клапанов, а на педали тормоза ощущается вибрация. При работе ABS среднее давление в тормозной камере не зависит от степени нажатия на педаль тормоза, а определяется БУ в соответствии с состоянием дорожного покрытия.
В полной конфигурации ABS содержит четыре датчика и четыре пары клапанов, что позволяет индивидуально воздействовать на каждое колесо для достижения максимальной эффективности торможения и позволяет сохранить диагональное разделение тормозного привода. Такие системы называются
Источники
рисунок 1, 2:
рисунок 3, 4:АО «Группа Грассманн и Ломтев»
при создании статьи использованы материалы: , ,