Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu [619516]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
17
2. STADIUL ACTUAL DE DEZVOLTARE ÎN DOMENIU

2.1. Scurt istoric
Vehicule precum trăsuri, utilaje pe aburi sau trenuri circulau încă din anii 1700, toate
aceste vehicule aveau nevoie de un sistem care să le asigure micșorarea vitezei de deplasare până
în punctul în care vehiculul este în repaus total. Ca o definiție a frânei se poate spune că frâna este
procesul p rin care se transformă energia cinetică de mișcare, într -o altă energie de obicei termică.
Până în anul 1846 toate roțile erau con struite din
oțel sau din lemn cu o bandă de oțel . Primele sisteme de
frânare utilizate au fost de tipul ’’Shoe Brake’’ la tre nuri
si trăsurile acelor vremuri, ceea ce astăzi noi numim
frânare pe saboți, adică un material de fricțiune care apasă
direct pe suprafața de rulare a roții metalice, acestea sunt
de obicei blocuri de lemn legate de un levier acționat
mecanic. Astfel pute m spune că primele plăcuțe de frână
au fost construite din lemn [16].

Primul automobil cu motor termic
care a apărut este Benz Patent -Motorwagen (v .
fig. 2.2), apărut în anul 1885, acesta î și
micșora viteza cu ajutorul unui levier ce
acționa două blocuri din lemn asupra roților
din spate. În anul 1887 automobilul a primit o
îmbunătățire asupra sistemului de frânare și
anume, a fost mont ată o bandă din piele de
bovină cu mai multe straturi, atunci când se
acționa levierul aceasta se întindea progresiv
prin alunecare direct asupra volantei [16].

Ce-i care au inventat anvelopa pneumatică au fost frații Michelin, Andre si Eduard, astfel
sistemele vechi de frânare cu acționare directă asupra suprafeței de rulare deveneau istorie. În Figura 2.1 Frână cu sabot de lemn direct pe
roată [16]
Figura 2.2 Benz Patent -Motorwagen [9]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
18
aceea perioadă furnizorii se gândeau serios să aplice forța de frecare asupra cardanului (v. fig. 2.3)
sau direct asupra motorului , nu asupra roților cum se întâm pla în momentul acesta [16].

Servo -frâna datează încă din anul 1899 datorită germanului Gottlieb Daimler. Dacă în
momentul acesta frâna este controlată hidraulic, acum mai bine de 10 decenii lucrurile erau mai
’’înapoiate’’. Germanul Daimler este responsabil de invenția motorului cu ardere internă dar și de
vânzarea primului autoturism [16].
Daimler era coleg si partener de afaceri cu conaționalul lui Wilhelm Maybach, acesta este
omul care a inventat primul sistem de frânare cu sabot si tambur. Primul autoturism care folosește
sistemu l lui Maybach este Mercedes Simplex (v . fig. 2.4) care dezvoltă o putere de 29.8 [kw],
acest sistem a lui Maybach utilizează câteva role ce apăsau un inel pe partea interioară a tamburului
care era asamblat în puntea spate a autoturismului [16].

Figura 2.3 Frână pe bandă ce acționează
direct asupra diferențialului [ 16]
Figura 2.4 Frână pe bandă ce acționează
direct pe cardan [ 16]
Figura 2.5 Mercedes Simplex [19]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
19
Chiar dacă germanul Maybach a venit cu ideea unui tambur cu saboți interni, cel care a
venit cu un nou design a fost Louis Renault. Acest design a fost realizat în anul 1902 care se
bazează pe 2 saboți curbați fixați într -o parte și cu partea opusă pivotând, acționând asupra
tamburului (v . fig. 2.6 ) [16].

Sistemul Hydrostatic Brake a fost inventat de către compania Stutz în anul 1926, acest
sistem utilizează apa în locul uleiului hidraulic. În sistem era introdus un amestec de apă cu alcool
pentru a evita înghețul pe timp de iarnă, însă acest sistem nu a av ut succes [16].
Sistemul servo -frână a fost înregistrat de cei de la General Motors în anul 1926, acest
sistem era format dintr -o pompă de vacuum care acționa lichidul hidraulic din conductele de
frânare (v . fig. 2.7), acest sistem îi permitea conducătorului auto să aplice o forță de 3 ori m ai mare
decât cea normală, ducând astfel la o oprire mult mai eficientă a autoturismului la viteze mari [16].

Figura 2.6 Frână simplex cu saboți flotanți [ 15]
1- Șuruburi montaj (articulații) capete inferioare saboți ; 2- Talerul frâne; 3 – Excentric pentru reglarea jocului dintre saboți
și tambur; 4 – Reglare joc dintre tambur și sabot; 5 – Cilindru receptor; 6 – Aerisitor; 7,13 – Sabot; 8 – Garnitură de protecție;
9- Piston; 10 – Garnitură piston; 11 – Arc; 12 – Arc de readucere a saboților;

Figura 2.7 Pompă servo [16]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
20

Frâna cu disc a rămas și în prezent cea mai eficientă si cea mai folosită. Toate
autovehiculele au cel puțin pe puntea din față, frâne cu disc. Vehiculele cu putere mai mare au și
pe puntea din spate. Nu contează daca sistemul folosește etriere simple sau cu pistonașe sau daca
discurile sunt din oțel, carbon sau ceramice , acestea funcționând la fel, rezistă în timp și la
temperaturi înalte. Primul automobil echipat cu acest sistem a fost vândut în anul 1949 de către
compania Crosley Motors, modelul Hotshot, apoi a urmat compania Chrysler care își vindea
modelul Imperial cu fr âne pe disc între 1949 -1953, iar în Marea Britanie, cei de la Jaguar au echipat
un model de curse C -Type cu discuri în 1953. Un an mai târziu, autovehiculul Austin Healey 100S
( v. fig. 2.8) devenea primul autovehicul care era dotată din fabrică cu frâne pe disc la toate cele 4
roți [16].

2.2 Principiul de funcționare
Principalul sistem de frânare al unui autovehicul funcționează pe baza unui sistem
hidraulic. Aceasta înseamnă că atunci când conducătorul auto apasă pedala de frână, presiunea
lichidului forțează pistoanele ca să apară frânarea pe fiecare roată. Un sistem de frână de mână,
compus de obicei dintr -o pârghie și cabluri, este utilizat pentru frâna de staționare. Cele mai multe
frâne de mână funcționează pe roțile din spate (v. fig . 2.9).
Fenomenul predominant care este responsabil cu frânarea autovehiculului este frecarea.
Aceasta transforma energia cinetică ( mișcarea autovehiculului) în căldură rezultând o decelerare
forțată a auto vehiculului [20].
Figura 2.8 Austin Healey 100S [10]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
21

2.3 Rol
Sistemul de frânare trebuie să îndeplinească următoarele roluri:
 De a reduce viteza autovehiculului până la o valoare dorită sau până la oprirea acestuia ;
 De a opri autovehiculul în staționare pe un drum orizontal sau în pantă ;
 De a menține constantă viteza autovehiculului în cazul coborârii unor pante mai lungi ;
Frânele sunt mai eficiente cu cât distanța până la oprire este mai mică. Sistemul de
frânare permite îndeplinirea unor decelerații maxime de 6 -6.5 [m/s2] pentru autoturisme, și de 6
[m/s2]pentru autocamioane [7].

2.4 Clasificare
Sistemul de frânare se clasifică după mai multe criterii, și anume:
• După rolul acestora ;
• După locul de aplicare al momentului de frânare ;
• După forma piesei care se rotește ;
• După forma piesei ce produce frânarea ;
• După tipul mecanismului de acționare ;
• După numărul de circuite ;
Figura 2.9 Sistem de fr ânare [1]
1 – Pompă centrală de frână ; 2 – Servomecanism vacuumatic ; 3 – Regulator de presiune ; 4 – Frână pe tambur ;
5 – Frână pe disc ;

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
22

Figura 2.10 Clasificarea sistemului de frânare după rol [12]
Figura 2.11 Clasificarea sistemului de frânare după locul de aplicare al momentului de frânare [12]
Figura 2.12 Clasificarea sistemului de frânare după forma piesei care se rotește [12]
După rol
Sistemul de
staționare sau frâna
de mână
Sistemul
suplimentar sau
dispozitivul de
încetinire (motor,
hidrodinamic)
Sistemul principal
de frânare sau frâna
de serviciu ( frâna
de picior)
Sistemul de
siguranță sau frâna
de siguranță (frâna
de urgență)
Frâne pe roți
După locul de
aplicare al
momentului de
frânare

Frâne pe transmisie
Frâne pe roți
Frâne pe disc
Frâne combinate
Frâne pe tambur

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
23

Figura 2.13 Clasificarea sistemului de frânare după forma piesei care produce frânarea [12]
Figura 2.15 Clasificarea sistemului de frânare după numărul de circuite [12]
După forma piesei
care produce
frânarea
Frâne cu plăcuțe
Frâne cu bandă
Frâne cu sabot
Servofrâne
După forma piesei
care produce
frânarea
Frâne cu acționare
directă
Frâne combinate
Figura 2.14 Clasificarea sistemului de frânare după tipul mecanismului de acționare [12]
Frâne cu un singur
circuit
După numărul de
circuite
Frâne cu mai multe
circuite

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
24
2.5 Părțile componente
Componentele unui sistem de frânare trebuie proiectate în așa fel încât sa preia în mod
optim forța de apăsare la pedală, forța executată de către conducătorul auto și să mențină la un
nivel constant forța de frânare pentru o comandă constantă [21].

Sistemul de frânare de pe un autovehicul este utilizat aproape integral în timpul deplasării
acestuia. Componentele sistemului de frânare trebuie astfel proiectate în așa fel încât s ă folosească
în mod optim forța de apăsare pe pedală, forța exercită de conducătorul auto , și să menți nă la un
nivel constant forța de frânare pentru o comandă constantă [21].
Pentru a opera asupra sistemului de frânare pe un autovehicul conven țional ( sistem de
frânare mecano -hidraulic) conducătorul auto aplică o forță de apăsare pe pedala de frână (8) as tfel
deplasând tija pistonului servomecanismului (7) , acesta amplifică forța de apăsare pe pedală și o
transmite către pistonul pompei centrale (5). Aceasta realizează conversia forței din tijă în
presiune. Cele 2 pistoane ale pompei centrale măresc presiunea lichidului de frână din conductele
rigide si flexibile care transmit mai departe frânelor cu disc si celor cu tambur [21].

2.6 Sistemul de frânare cu ABS
Sistemele de frânare, pe lângă o serie de condiții generale pe care trebuie să le
îndepline ască ( anumite decelerații impuse, frânare progresivă, fără șocuri, efort minim de
acționare, fiabilitate ridicată, intrarea rapidă în funcțiune, construcție simplă si ieftină).
Figura 2.16 Părțile componente a sistemului de frânare hidraulic [ 21]
1- Etrier cu disc de fr ână; 2 – Conductă flexibilă; 3 – Element de îmbinare; 4 – Conductă rigidă; 5 – Pompă centrală; 6 –
Rezervor lichid frână; 7 – Servomecanism; 8 – Pedală frână; 9 – Levier de frână de parcare; 10 – Cablu acționare frână de
parcare; 11 – Supapă de reglare a presiunii; 12 – Frână cu tambur;

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
25
ABS -ul este un sistem suplimentar de siguranță a sistemului de frânare ( ABS – AntiLock
Brake System) [4].
Pentru a mării eficacitatea frânării și de a îmbunătății stabilitatea și maniabilitatea
autovehiculului se folosesc sisteme de control automat al frânării prin care se evită blocarea roților
indiferent de momentul de frânare aplicat și de coeficientul de a derență. Acest sistem suplimentar
de siguranță trebuie sa mențină alunecarea roții în domeniul stabil pentru a utiliza coeficientul de
frecare o ptim.
ABS -ul este astăzi o func țiune fiabilă și performantă, care permite obținerea unei bune
distanțe de frânar e în marea majoritate a situațiilor, garantând stabilitatea vehiculului și permițând
manevre de evitare a tamponării. Sistemele ABS moderne asigură repartiția de frânare față/spate,
limitând procentul de alunecare la roțile de pe puntea spate, înainte de a se atinge limitele de
blocare.
La frânarea unui autovehicul, centrul de greutate se deplasează spre puntea din față,
acestea nu preiau sarcini egale mai ales la frânării în curbă, din acest motiv anvelopele din puntea
spate pierd aderența mult mai ușor decât cele de pe puntea din față [4].
Dacă intervine vreun defect în funcționarea sistemului ABS, pe bordul vehiculului se
aprind e unul sau două becuri de semnalizare.
Vehiculele echipate cu ABS pot fi echipate și cu un sistem EDL ( Electronic Differential
Lock), acest sistem ajută la urcarea vehiculului pe o pantă în condiții nefavorabile, este un sistem
automat, conducătorul auto nefiind obligat să acționeze nici un bu ton de pe bordul vehiculului.
În figura de mai jos (v.fig.2.17) s-a prezentat schema bloc a sistemului de frânare cu ABS

15- terminal conectat la contactul
autovehiculului; 30 – este terminalul (+) de
alimentare a UEC; 31 – terminalul ( -);A2-
unitatea de control; B25,B26 – senzori de turație
ai roților față -stânga, respective față -dreapta;
B27, B28 – senzori de turație ai roților spate –
stânga, respective spate -dreapta; H1.5 – bec de
semnalizare; S29/S43 – întrerupătoare, semnal
de intrare de la pedala de frână; WSS –
,,distance signal’’semnalde intrare pentru
unitatea HCU care conține informații asupra
scăderii presiunii din circuitul de frânare; X13 –
,,diagnostic line’’ 15 30
31
1 B25
B26
B27
B28
S29/S43 H 1.5
WSS
X13 A2
Figura 2.17 Schema bloc a sistemului de frânare cu ABS [4]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
26

Unitatea de control (A2) este alimentată de către terminalul (30), senzorii de turație
(B25,B26,B27,B28) transmit informația către unitatea de control, astfel informația se transmite
mai departe becului de semnalizare, ,,distance signal’’, având în vedere ,,distance line’’ informația
este reciprocă.

Controlul presiunii hidraulice se face prin controlul curentului electric în solenoizii
supapelor. În funcție de caracteristica supapei, acesta se clasifică:
Figur a 2.18 Componentele sistemului de frânare cu ABS de pe un automobil [ 4]
1 – Unitatea de control electro -hidraulică;
2 – Senzori de turație montați pe roțile automobilului;

Figura 2.19 Componentele unității de control electro –
hidraulic [4]
1- Motor electric ; 2- Bloc de electrosupape; 3 –
Electrosupape; 4 – Unitatea de control electronică

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
27
 Electrosupape proporționale: deschidererea supapelor este proporțională cu curentul
electric aplicat;
 Electrosupape releu: pot fi doar deschise și închise [4];

În figura de mai jos (v. fig. 2. 21) este prezentat circuitul hidraulic al unui sistem de frânare
prevăzut cu ABS.

Funcționarea acestui circuit hidraulic constă în faptul că cele 2 pompe de retur sunt
acționate de un singur motor electric . Rolul acestor pompe este de a evacua cât mai rapid lichidul
de frână din cilindrii de frânare înapoi în pompa centrală. Supapele de admisie sunt prevăzute cu
Figur a 2.21 Circuitul hidraulic al unui sistem de frânare prevazut cu ABS [4]
1- Pomp ă centrală; 2 – Cilindrul de frânare; 3 – Modul hidraulic; 4 – supape de admisie; 5 – Supape de
evacuare; 6 – Pompă retur; 7 – Acumulator hidraulic; 8 – Electromotor; SS – Stânga spate; DF – Dreapta față;
SF- Stânga față; DS – Dreapta spate;

Figura 2.20 Senzori de turație montați pe roti [ 4] Componentele indispensabile a
sistemului de frânare cu ABS sunt
senzorii de turație, care sunt pentru
fiecare roată a autovehiculului. Prin
compararea valorilor între cele patru
roți, unitatea electronică de control
determină care din roți tinde să
blocheze [4];

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
28
supape de sens pentru a preveni ca presiunea din cilindrii de frânare să depășească presiunea d in
pompa centrală [4].
Dacă sistemul ABS este inactiv, atunci sistemul de frânare se comportă ca un sistem de
frânare obișnuit, menținând presiunea din cilindrii receptori în timpul apăsării pedalei de frână. În
acest fel doar circuitul primar( pompă centrală – supapă de admisie – cilindru de frânare) este activ,
supapele de refulare fiind închise. Daca ABS -ul este activat, atunci scăderea presiunii pe cilindrii
receptori, de frână, este realizată de implicarea componentelor circuitului secundar ( cili ndru
frânare – supapă de refulare – acumulator – pompă centrală) [4].

Sistemul ABS dispune de câteva avantaje:

• Împiedică blocarea de lungă durată a roților;
• Reduce distanța de frânare în condiții defavorabile de drum;
• Controlul asupra direcției la frânar e puternică;
• Evitarea derapării în cazul frânării pe carosabil umed sau alunecos;
• Protejarea pneurilor;
• Destinderea conducătorului auto în timpul deplasării (siguranță activă);
• Asigură aderența roților pe șosea (în cazul în care amortizoarele sunt bune);
• Oprirea în condiții de siguranță și scurtarea distanței de frânare;

În figura de mai jos s-a prezentat modularea presiunii într -un sistem de frânare cu ABS
(controlul presiunii din punct de vedere hidraulic).

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
29

În tabelul 2.1 de mai jos sunt prezentate simptomele și cauzele posibile ale defecțiunilor
sistemelor de frânare cu lichid :
Tabelul 2.1
Cauzele si simptomele posibile ale defecțiunilor sistemului de frânare cu lichid [3].
Nr.crt Simptome Cauze posibile
1 Efort mare la pedală -Garnituri de cauciuc dilatate;
-Pistonașe gripate;
-Axul pedalei gripat;
-Conducte înfundate;
2 Efort prea mic la pedală -Garnituri de cauciuc defecte/murdare;
-Pierderi de lichid;
-Aer în sistem;
3 Cursa liberă a pedalei insuficientă -Joc insuficient între saboți și tambur;
– Dilatarea tamburilor;
4 Cursa liberă a pedalei prea mare -Joc mare între tija si pistonul pompei centrale;
Garnituri de frână uzate;
Uzura pronunțată a discurilor;
5 Frânele de la roți se încălzesc -Garnituri de cauciuc dilatate;
Arcuri rupte sau detalonate;
-Impurități între saboți și tambur (disc) ;
-Etrier înclinat;
6 Autovehiculul trage lateral în timpul frânării -Pistonașul sau cilindrul receptor gripat;
Garnitura de cauciuc a unui cilindru receptor uzată,
ruptă sau murdară;
Pierderi de lichid la frânarea unei roți;
7 Frânare intermitentă -Amortizoarele defecte;
-Jocuri mari în mecanismul de direcție;
-Tambur sau discuri uzate neuniform;
8 Roțile din spate se blochează în timpul frânării -Repartizorul efortului de frânare defect;
9 Frânare bruscă (neprogresivă) -Joc prea mic între garniturile de frânare din tambur
(discuri);
10 Zgomote în timpul frânării -Garnituri frâne uzate;
-Uzura pronunțată a discurilor;
-Impurități între saboți și tambur (disc);

În tabelul 2.2 de mai jos sunt prezentate simptomele și cauzele posibile ale defecțiunilor
sistemelor de frânare cu aer:

Figura 2.22 Modularea presiunii într-un sistem de frânare cu ABS [4]
a) Aplicarea presiunii – pentru fiecare roată creșterea presiunii este realizată prin
deschiderea unei supape de aspirație și închiderea unei supape de refulare (mode de
frânare obișnuit);
b) Menținerea presiunii – supapa de aspirație este închisă;
c) Scăderea presiunii – supapa de r efulare este deschisă, acumulatorul se umple rapid;
totodată pompa de retur începe să transporte fluidul înapoi spre cilindrul principal (
se simt pulsațiile la pedala de frână) [ 4];

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
30
Tabelul 2.2
Cauzele si simptomele posibile ale defecțiunilor sistemului de frânare cu aer [3].
Nr.crt Simptome Cauze posibile
1 Vehiculul rulează frânat -Joc insuficient al pedalei de frână;
-Joc insuficient între saboți și tambur;
2

Frânele sunt ineficace -Joc mare al pedalei de frână;
-Joc mare între saboți și tambur;
-Impurități (lubrifiant) între saboți și tambur;
-Garnituri de frână uzate;
-Dereglarea sau murdăria robinetului de distribuție a
aerului;
-Presiunea scăzută a aerului în sistem;
3

Scăderea presiunii aerului după oprirea
motorului -Conducte sau conexiuni neetanșe;
-Pierderea etanșeităț ii camer elor de aer sau a
robinetului de distribuție a aerului;
-Rezervor de aer defect;
-Cureaua de antrenare a compresorului slăbită sau
murdară de lubrifiant;
4 Presiunea în sistem crește peste limita normală -Regulator de presiune defect;
5 Presiunea în sistem scăzută sub limita
normalului -Supapele compresorului defecte;
-Compresor uzat;

2.7 Distribuția electronică a forței de frână ( EBD)
Întrucât EBD este o îmbunătățire a ABS -ului, istoria originii acestor sisteme electronice
este aceeași. Potrivit unor surse din interior cele două sisteme vor fi integrate într -un singur sistem
complex.
EBD este o funcție încorporată în modulul de control electronic care poate fi comparată
cu o supapă de detectare a sarcinii pentru frânele roților din spate. Pentru a avea cele mai bune
performanțe de frânare, este foarte important ca roțile din față și cele din spate să obțină o acțiune
de frânare în toate condițiile și sarcinile [14].
EBD intra în funcțiune atunci când se îndeplinesc următoarele funcții:
 Viteza autovehiculului este mai mare de 50 km/h ;
 Comutatorul luminii de frână semnalează modulului de control electronic ca
frânele sunt activate ;
 Alunecarea roții din spate în comparație cu alunecarea roții din față este m ai mare
de 3 km/h [14];
Electronic brake force distribution este controlat de către unitatea electronică de comandă
și este alcătuit din următoarele componente:
I. Senzor de viteză pentru fiecare roată ( acești senzori monitorizează rotația fiecărei roți
în parte);

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
31
II. Senzor de accelerare / deccelerare, montat în butucul fiecărei roți;
III. Ventile care fac parte din modulatorul de presiune;
IV. Unitatea electronică de comandă , aceasta primește informații despre viteza de rotație a
roților;
V. Unitatea hidraulică, aceasta m odifică forțele de frână pe roțile și axele autovehiculului
le distribuie corect;
VI. Lampa indicatoare aceasta avertizează asupra problemelor ce apar în sistemul de
frânare [ 23];
În figura de mai jos (v. fig. 2.2 3) s-a prezentat distanța de frânare cu sistemul EBD si
fără EBD .

EBD poate răspunde de asemenea la diferențele de greutăți ale roților , condiții rutiere sau
situații de frânare mult mai rapid decât conducătorul auto le poate simți, iar EBD poate varia și
presiunea asupra roților individuale ceea ce conducătorul auto nu poate, acest lucru îmbunătățește
considerabil performanțele de frânare [24].
Comunicarea din tre cele 2 sisteme ECU – EBD realizează punte directă cu modulato arele
de forță, ele sunt fizic combinate într -o unitate electro – hidraulică chiar daca cele 2 sistem servesc
în scopuri diferite [24].
Figura 2.23 Distanța de frânare a unui autovehicul cu sistemul EBD și fără sistemul EBD [24]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
32
Complexul de frânare este unul complex și se clasifică în mai multe faze:

Prima fază cu care ne întâlnim în schema procesului de frânare este intervalul de timp
necesar perceperii evenimentului, adică depinde de forma, dimensiunile și iluminarea obstacolelor,
capacitatea vizuală a conducătorului auto, starea de atenție, existenț a unor factori perturbatori (
oboseală, starea de sănătate neadecvată, somnolență etc), însă experiența unui conducător auto
poate duce la reducerea minim ă a acestui interval de timp daca situația a fost percepută corect și
la momentul oportun. Timpul nece sar pentru recunoașterea unui obstacol / obiect în condiții de
vizibilitate bună este aproximativ 0,2 s [6].
În tabelul de mai jos s-a prezentat durata de percepție -reacție la frânare, care depinde
foarte mult de natura stimulului , care determină percepția și poziția piciorului și care acționează
pedala de frână [6].

Tabelul 2.3
Valorile intervalului de timp de percepție -reacție la frânare în funcție de natura stimulului
si poziția piciorului [6].
Poziția piciorului Stimul Durata de percepție -reacție, în
s
Pe pedala frânei Auditiv 0,24
Pe pedala frânei Luminos 0,30
Pe pedala accelerației Auditiv 0,46
Pe pedala accelerației Luminos 0,82

Figura 2.24 Schema procesului de frânare [6]
Evenimente: A- evenimentul ce determină frânarea poate fi observată; B – evenimentul este perceput; C – evenimentul este
înțeles; D – situația este înțeleasă; E – decizia este luată, începe acțiunea; F – începerea efectului de frânare; G – decelerația
maximă; H – efortul la frânare depășește limita optimă, roțile se blochează; I – autovehiculul se oprește;
Durate: a- intervalul de timp necesar perceperii evenimentului; b – intervalul de timp necesar înțelegerii evenimentului
(emoția); c- intervalul de timp necesar judecării s ituației (raționament); d – intervalul de timp necesar elaborării deciziei
de acțiune; e – intervalul de timp necesar pentru începerea acțiunii de frânare; f – creșterea decelerației până la valoarea
maximă; g – intervalul de timp în care se efectuează cu dece lerație maximă; h – intervalul de timp de frânare cu roțile blocate
și decelerație scăzută; i – intervalul de timp de reacție; j – intervalul de timp de reacție totală; k – intervalul de timp de
percepție -reacție la frânare; l – intervalul de timp de întârziere la frânare; m – intervalul de timp de frânare efectivă; n –
intervalul de timp total necesar pentru oprirea autovehiculului;

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
33
Mai jos este prezentat un grafic în care este redată distribuția întârzierilor fiziologice
pentru un grup de 321 de conducători auto care au fost testați în trafic.

Când vine vorba de timpul de frânare în funcție de viteza autovehiculului, majoritatea
dintre oamenii nu știu factorii care influențează negativ timpul de reacție a conducătorului auto,
astfel mai jos avem clasificarea factorilor [22]
a) Factorii care influențează negativ timpul de reacție:
• Starea de oboseala a conducătorului auto;
• Consumul de medicamente neindicate (somnifere, sedative, etc);
• Consumul de băuturi alcoolice;
• Consumul de droguri;

b) Factorii care influențează negativ timpul (mecanic) de frâ nare:
• Defecțiuni la sistemul de frânare;
• Uzura pronunțată a pneurilor;
• Starea drumului:
• Condițiile meteorologice [22];
În tabelul de mai jos s-a prezenta distanța parcursă în timpul de reacție, distanța parcur să
în timpul (mecanic) de frânare și distanța totală de oprire, toate acestea în funcție de viteza
autovehiculului.

05101520253035404550
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2Distribuția întârzierilor fiziologice, în %
Timpul, în s
Figura 2.25 Distribuția procentuală a întârzierii fiziologice [6]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
34
Tabel 2.4

Timp de frânare în funcție de viteză [22].

Viteza (km/h)
Viteza (m/s) Distanța parcură în
timpul de reacție
(m/s) Dista nța parcură în
timpul (mecanic) de
frânare (m/s) Distanța totală de
oprire (m)
10 2,7 2,7 1,50 4,27
20 5,5 5,55 3 8,55
30 8,3 8,32 7 15,32
40 11,1 11,11 12 23,11
50 13,8 13,88 19 32,88
60 16,6 16,65 27 43,65
70 19,4 19,4 37 56,4
80 22,22 22,22 48 70,22
90 25 25 61 86
100 27,8 27,8 78 105,8
110 30,55 30,55 90 120,55
120 33,33 33,33 108 141,33
130 36,11 36,11 130 166,11
140 38,88 38,88 147 185,88

Timpul de percepție -reacție crește în funcție de trafic, din acest motiv se recomandă
micșorarea acestora:
✓ 15 ÷ 20 % atunci când autovehiculul se deplasează pe carosabil ud, cu polei, cu
mâzgă, cu zăpadă;
✓ 25 ÷ 50 % față de cele trei secunde, pentru luarea unor decizii de către
conducătorul auto atunci când este depășit când condițiile meteorologice sunt
nefavorabi le sau pe timpul nopții ;
✓ 15÷ 50 % când numărul de elemente percepute, pentru a decide, este mai mare de
patru [6];

În tabelul de mai jos (v.tab.2.5) sunt prezentate valorile medii obținute de conducătorii
auto profesioniști cu viteze diferite ( 80, 110, 130 km/h), cu două autovehicule Fiat Grande Punto
și Opel Vectra , suprafața de testare fiind uscată si umedă. Testarea conducătorilor auto a fost
realizată astfel : ei au fost testați câte doi deodată, îndeplinind câteva metode:

✓ Prima metodă constă într -o decelerare de la 80, 110 și 130 [km/h ] la 0 [km/h ] în condiții
de drum uscat apoi în condiții de drum umed;
✓ A doua metodă constă într -o decelerare de la 80 [km/h ] la 0 [km/h ], în condiții de drum
uscat apoi de drum umed;
✓ A treia metodă constă într -o decelerare de la 110 [km/h ] la 0 [km/h ], în condiții de drum
uscat apoi de drum umed;

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
35
✓ A patra metodă constă într -o decelerare de la 130 [km/h ] la 0 [km/h ], în condiții de drum
uscat apoi de drum umed [2];

Tabel 2. 5
Rezultatele obținute de către conducătorii auto [2]

În graficul de mai jos sunt prezentați 2 conducători auto, care își testează abilitatea de a
conduce la diferite viteze ale autovehiculului pe diferite drumuri, astfel în funcție de distanța de
frânare, viteza autovehiculului și starea drumului , conducătorul profesionist este superior
conducătorului non -profesionist . Conducătorul non -profesionist la viteza de 130 [km/h ] pe drumul
umed, în Vaerlose ( locația circuitului de testare) ea lipsit aproximativ 1,5 -2 [m] pentru a fi la
aceeași realizare cu conducătorul profesionist. Având în vedere performanța realizată de către
conducătorul profesionist în fața conducătorului non -profesionist, putem spune că indiferent de
starea drumului, de condițiile meteorologice, de traseu și de viteza autovehiculului, conducătorul
profesionist este cu ,,un pas’’ înainte față de conducătorul non -profesionist [2].

Viteza [km/h]
Holbaek [m]
Odense [m]
Vaerlose [m]
Uscat Umed Uscat Umed Uscat umed
80 30 45 30 34 30 29
110 55 64 55 61 55 55
130 76 88 76 84 76 76
Figura 2.26 Compararea rezultatelor conducătorului profesionist față de către conducătorul non -profesionist [2]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
36
În figura de mai jos (v.fig.2.27) se prezintă valorile medii de decelerare pentru anumite
intervale de viteză, valorile de decelerare sunt mai mari în intervalele de viteză mică comparativ
cu intervalele de viteză mare. Pe drumul uscat decelerarea intervalului 50 -30 [km/h] a fost de
aproximativ 9.5 [m/s^2], în timp ce decelerarea intervalului 100 -70 [km/h] a fost de aproximativ
9.1 [m/s^2]. Frânarea de la 80 [km/h] este cea mai slabă decelerare in intervalul 50 -30 [km/h], în
timp ce frân area cu 110 -130 [km/h] este cea mai eficientă. De exemplu dac ă frânarea a început de
la 130 [km/h] pe un drum uscat, s -a înregistrat o valoare maximă de aproximativ 8.7 -8.8 [m/s^2],
iar daca s -a început de la 80 [km/h] valoarea decelerației maxime a fost de 9.2 -9.3 [m/s^2], acest
lucru se poate explic a prin intervenția ABS -ului [2].

În ceea ce privește forța aplicată pedalei de frână (v.fig.2.2 8), ca valoare medie
înregistrată de conducătorul non -profesionist a fost de 34.8 [kg forță ], iar în cazul conducătorului
profesionist a fost de 74 [kg forță ], se poate urmări timpul necesar până când forța aplicată pedalei
este de 10 [kg forță ], astfel conducătorul auto non -profesionist a înregistrat 0.83 [s], iar
conducătorul auto profesionist a înregistrat 0.05 [s], după cum se poate observa diferența dintre
cei doi conducători auto este de 0.78 [s], această diferență nu este surprinzătoare deoarece
conducătorul auto mai puțin experimentat este mai lent [2].
Având în vedere graficul de mai sus (v.fig.2.28) după cum se poate observa conducătorii
auto profesioniști aplică în medie pedalei o forță cupr insă între 60 -162 [kg forță], în cazul
conducătorilor auto non -profesioniști aceștia aplică în medie pedalei o forță de 15 -20 [kg forță],
Figur a 2.27 Valorile medii de decelerare pe drum uscat și umed prin intervale de viteză [2]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
37
maxim 60 [kg forță], deci după cum se poate observa forța de apăsare a conducătorului profesionist
este aproximativ dublă față de forța aplicată de către conducătorul non -profesionist [2].

În graficele de mai jos (v. fig. 2.2 9, 2.30, 2.31, 2.32) sunt prezentate patru exemple despre
corelația dintre decelerare și forța aplicată asupra pedalei, în diferite intervale de viteză ( 120 -100
[km/h ]; 100 -70 [km/h ]; 70-50 [km/h ]; 50-30 [km/h ]) cu două autovehicule ( Fiat și Opel) dar și pe
două porțiuni d e drum ( uscat și umed) [2].

Figura 2.28 Exemplu modalitate de presiune asupra pedalei de frână aplicată de către conducătorii auto
profesioniști și non -profesioniști, pe un drum umed, la 110 [km/h ], pe pista de încercare Vaerlose ( Danemarca) [2]
Figura 2.29 Core lația dintre forța la pedală și decelerația, având intervalul de viteză cuprins între 120 -100 [km/h ]
[2]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
38

Figura 2.30 Core lația dintre forța la pedală și decelerația, având intervalul de viteză cuprins între 1 00-70 [km/h ]
[2]
Figura 2.31 Core lația dintre forța la pedală și decelerația, având intervalul de viteză cuprins între 70-50 [km/h ]
[2]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
39

După cum se poate observa în graficele de mai sus decelerarea scade odată cu scăderea
forței la pedală cu aproximativ 10 -15 [kg forță ], în concluzie o oprir e rapidă cu decelerație maximă
se realizează având o forță fermă asupra pedalei de frână de cel puțin 10 -15 [kg forță ], forța asupra
pedalei trebuie sa fie susținută până când autovehiculul se oprește comple t [2].
După cum se poate observa în figura de mai jos (v.fig.2.3 3):
➢ în cazul MTMA pentru 11 (t) se poate observa că la o forță a pedalei de 10-55
[N] la o viteză de 80 [km/h ] distanța de frânare ajunge la 28 5 [m], în cazul în care
viteza vehiculului este de 40 [km/h ] distanța de frânare fiind de 105 [m];
➢ în cazul MTMA pentru 21 (t) se poate observa că la o forță a pedalei de 10 -50
[N], la o viteză de 80 [km/h ] distanța de frânare ajunge la 310 [m], în cazul în
care viteza vehiculului este de 40 [km/h ] distanța de frânare fiind de 100 [m];
➢ în cazul MTMA pentru 31 (t) se poate observa că la o forță a pedalei de 10 -55
[N], la o viteză de 80 [km/h ] distanța de frânare ajunge la 380 [m], în cazul în
care viteza vehiculului este de 40 [km/h ] distanța de frân are fiind de 10 5 [m];
➢ în cazul MTMA pentru 41 (t) se poate observa că la o forță a pedalei de 10 -75
[N], la o viteză de 80 [km/h ] distanța de frânare ajunge la 460 [m], în cazul în
care viteza vehiculului este de 40 km/h distanța de frânare fiind de 125 [m] [8];

Astfel după cele menționate putem spune că în funcție de MTMA și de forța pedalei
variază mult distanța de oprire a vehiculului.
Figura 2.32 Core lația dintre forța la pedală și decelerația, având intervalul de viteză cuprins între 50-30 [km/h ] [2]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
40

2.8 Conc luzii 2
În acest capitol s-a prezentat principalele mecanisme de frână utilizate pe autoturisme.
Frânele cu tambur sau răspândit foarte mult la începutul secolului XX, prin surprindere frânele cu
disc, astfel frânele cu disc le-au luat locul datorită performanțelor mult mai bune.
Primul material folosit pentru discurile de frână a fost fonta cenușie, având conductivitate
termică ridicată, rezistență la coroziune, durabilitate ridicată, coeficient de frecare, rezistență la
uzură, acest material corespunde din punct de vedere al cerinț elor impuse discurilor de frână.
Anti lock braking system (ABS) face ca frânare să fie mai sigură și mai convenabilă,
compania Bosch a creat tehnologia ABS încă din anul 1930, dar primele autovehicule echipate cu
ABS au apărut doar în anul 1978 pentru cam ioane si automobilul Mercedes -Benz.
Electronic brake force distribution (EBD) asistă ABS -ul, având în vedere ca la
autovehiculele cu tracțiune pe puntea din față sunt mai grele decât pe puntea din spate, astfel încât
atunci când acționăm frâna automat cent rul de greutate se deplasează în față, aderența la roțile din
spate scad treptat și astfel roțile tind să se blocheze. ABS -ul lucrează la anti -blocarea roților din
Figura 2.33 Simularea rezultatelor forței de apăsare a pedalei de frână, având MTMA constantă și viteze variabile
[8]

Laslo Daniel Mihai Stadiul actual de dezvoltare în domeniu
41
spate, iar EBD -ul redistribuie forța de frânare pentru eficiența maximă, EBD -ul este doar un
asistent al ABS -ului.
În zilele noastre majoritatea conducătorilor auto si -au dat seama de necesitatea si
semnificația sistemelor de frânare pe autovehicule, c onducătorul auto ocupă o poziție decisivă în
ceea ce înseamnă sistemul de frânare, fără acesta f rânare ar fi imposibilă.
Din cauza folosiri frânelor există multă poluare, cum ar fi zgomotul, frânele vor emite
mai multe particule și resurse de deșeuri, pentru a evita toate acestea pentru un mediu mai bun
trebuie să evităm utilizarea excesivă a frânelor.
Privindu -l direct pe conducătorul auto acesta trebuie să cunoască cunoștințele de bază
despre întreținerea frânelor și să inspecteze regulat frânele.
Odată ce viteza autovehiculului crește distanța de oprire se mărește, de exemplu daca
viteza aut ovehiculului este de 70 [km/h ] distanța totala de oprire va fi de 56.4 [m] (v.tab. 2.4).
Diferența dintre un conducător auto profesionist și un conducător auto non -profesionist
este una destul de clară indiferent de calitatea drumul (uscat/umed), indiferen t de viteza
autovehiculului sau de traseul testat, astfel conducătorul profesionist a fost mai bun din toate
punctele de vedere față de conducătorul non -profesionist (v.fig. 2.24).
În ceea ce privește corelația dintre forța la pedala de frână si decelerare a acestea au fost
testate in diferite intervale de viteză, odată cu scăderea decelerației scade și forța la pedală cu
aproximativ 10 -15 [kg forță ].
În cazul simulării rezultatelor forței de apăsare a pedalei de frână având MTMA constantă
și viteze variabil e se poate observa că odată cu creșterea MTMA viteza de frânare crește
(v.fig.2.31)