Studiul Tehnic Si Economic al Solutiilor Pentru Subansamblul de Proiectat

CAPITOLUL 3

Studiul tehnic și economic al soluțiilor pentru subansamblul de proiectat.

3.1 Compunerea generală a sistemului

Sistemul de frânare are rolul de a încetini, opri sau de a menține starea de imobilizare a autovehiculului în cele mai bune condiții. Sistemul de frânare al autovehiculelor este alcătuit din mecanismul de frânare propriu-zis și mecanismul de acționare al frânei.

Componentele principale ale sistemului de franare sunt :

1. Pedala de frana.

2. Amplificatorul de franare (Servofrana).

3. Pompa centrala de franare.

4 .Rezervor de lichid de frana.

5. Limitator de franare.

6. Frana spate.

7 .Frana fata.

8. Frana de stationare.

9. Martorul franei de stationare din bord

10. Lampi stop. Fig. 3.1 Componentele sistemului de franare [6]

Pedala de frana (1) transmite efortul exercitat de piciorul conducatorului prin intermediul amplificatorului de franare (servofrana) (2) catre pompa centrala de frana (3). Aceasta genereaza si distribuie lichidul de frana sub presiune la franele (6 si 7) care il transforma in efort mecanic (frecare) pentru a incetini, opri sau imobiliza rotile. Limitatorul fortei de franare (5) modifica presiunea de franare a franelor spate (6) in functie de sarcina pe punte. Frana de stationare (8) actioneaza direct prin cabluri pe franele spate (6).

Sistemul staționar de frânare sau frâna de staționare are rolul de a menține automobilul imobilizat pe o pantă/rampă un timp nelimitat în absența șoferului. Datorită actionării manuale a frânei de staționare, aceasta a primit denumirea de frână de mână. În limbaj uzual, frâna de staționare este întâlnită și sub denumirea de frână de parcare sau de ajutor. Frâna de staționare trebuie să aibă o comandă proprie, independentă de cea a frânei principale. Aceasta preia și rolul franei de siguranță, suplinind sistemul principal de frânare în cazul defectării acestuia. [7]

3.2 Studiul tehnico-economic al solutiilor posibile pentru mecanismul de frânare

3.2.1 Tipuri constructive de mecanisme de frânare

În prezent in constructia de autovehicule cele mai utilizate tipuri de mecanisme de frânare pentru frâna de staționare sunt:

Frâna de staționare cu tambur:

1 Tambur.

2 Cale de frecare.

3 Rulmenti butuc.

-Diametrul interior al tamburului.

Fig. 3.3 Tamburul de frâna,[6]

Tamburul este componenta pe care sunt apasati saboții de catre cilindrul receptor sau de către mecanismul de acționare al frânei de parcare, generand astfel forta de franare prin frecarea acestora de pista interioara de frecare a tamburului (diametrul interior).

O alta functie a tamburului este de a proteja sistemul de franare de elementele externe, cum ar fi intemperiile, sarea folosita la inlaturarea ghetii, proiectarea de pietre, etc.

Sabotul de frână este compus dintr-o garnitura de fricțiune (2) prinsă pe un suport rigid (3) din otel.

1 Levierul actionat de frana de mana

2 Garnitura de frictiune.

3 Suport rigid.

e Grosimea garniturii.

Fig. 3.4 Sabotul de frână,[6]

1 Sabot primar (comprimat).

2 Sabot secundar (intins).

3 Cilindru receptor.

4 Parghia franei de mana.

5 Cablul franei de mana.

6 Reazem fix.

8 Resorturi de mentinere.

9 Resort de rapel.

10 Mecanismul de compensare

Automată a jocului.

16 Axul parghiei de frana.

Fig. 3.5 Frâna de staționare cu tambur [6]

Sub actiunea cablului (5), pârghia (4) se învarte în jurul axului său (16) și deplaseaza sabotii (1 si 2), apăsându-i pe tambur, prin intermediul mecanismului de compensare automata a jocului (10) . Rotile spate se blocheaza. Prin eliberarea franei de mana, resortul de rapel (9) aduce sabotii in pozitie initiala. Tamburul se poate roti din nou liber.

a) b)

Fig. 3.6 a) Frâna de staționare eliberată; b) Frâna de staționare acționată,[6]

În cazul frânei de staționare cu tambur, aceasta nu dispune de compensarea automată a jocului, acesta trebuind să fie reglat după înlocuirea saboților, cablurilor de frână, sau a pârghiei de comandă.

Când frâna de staționare este acționată, mecanismul de compensare automată a jocului nu funcționează. Acesta funcționează în acest caz ca un distanțier ce unește pârghia frânei de mână de sabotul primar.

Frâna de staționare cu disc:

Discul de frana se prezintă sub forma unui disc subtire din otel sau din fonta , putand avea aripioare interioare radiale pentru racire (disc ventilat) sau gauri perpendiculare. Acesta este pozitionat prin suruburi de fixare și strans de catre prezoanele roții.

1 Disc.

2 Surub de fixare (2).

3 Gauri de trecere pentru prezoane(4). Fig. 3.7 Disc de frână,[6]

4 Etrier de frana.

5 Piulita planetara.

1 Suport metalic.

2 Material de frictiune (garnitura).

3 Cale antizgomot (variaza in

functie de model).

e Grosimea placutei.

Fig. 3.8. Plăcuța de frână,[6]

Placuta de frana este compusa dintr-un material de frictiune (2) lipit pe un suport metalic (1).

Prezenta calelor (3) pe anumite vehicule determina reducerea zgomotelor de franare. Aceste cale difera in functie de modul de montare a placutei. Placutele de frana sunt montate in etrier, care are ca scop sa asigure apasarea lor pe discul de franare la actionarea pedalei de frana.

Principala lor caracteristica, indiferent de uzura, este de a avea un coeficient de frecare mare independent de :

– presiunea de franare,

– viteza vehiculului,

– temperatura atinsa in cursul franarii,

– intemperii.

Fig. 3.9 Frâna de staționare cu disc,[6]

1 Camasa de protectie a cablului franei de mana.

2 Cablul franei de mana.

3 Etrierul franei.

4 Parghie de actionare.

5 Excentricul arborelui de actionare.

6 Impingator.

7 Antrenor filetat exterior.

8 Piston.

9 Placute de frana.

10 Disc de frana.

11 Resort de rapel pentru comanda

franei de mana.

12 Piston filetat interior.

13 Garnitura de etansare.

E Orificiu de cuplare a conductei

de frana.

Sub actiunea cablului franei de stationare (2), levierul (4), care este solidarizat cu excentricul (5), actioneaza mecanic asupra pistonului (8) prin intermediul antrenorului (7), a pistonului filetat interior (12) si a impingatorului (6). Pistonul (8) apasa placuta (9) pe o fata a discului de frana (10) si, prin reactiune, corpul etrierului (3) deplaseaza si apasa in mod egal cea de-a doua placuta pe cealalta fata a discului. Discul de frana este strans si rotile spate se blocheaza. Slabind frana de mana, resortul (11) situat pe etrierul (3) readuce levierul de actionare (4) in pozitia sa initiala. Discul de frana se poate roti din nou liber.

Oricare ar fi uzura placutelor de frana, este necesara pastrarea eficacitatii franarii si o cursa de utilizare a franei de stationare constante. In consecinta, in cursul unei franari, presiunea din circuitul hidraulic (E) creste si deplaseaza hidraulic pistonasul (8) in translatie pentru a comprima placutele de frana pe discul de frana (10).

Pistonasul (8) antreneaza mecanic, in miscarea sa de translatie, pistonasul filetat (12) care nu poate decat sa se roteasca in jurul piesei de antrenare filetate (7).

Aceasta piesa de antrenare are miscarea de rotatie blocata, dar are posibilitatea de a se misca in translatie. In felul acesta se asigura compensarea cursei franei de stationare si a eficacității frânei de serviciu.

Utilizarea franei cu disc ca frana de stationare sau de siguranta cu o eficacitate suficienta, este o problema dificila datorita coeficientului de eficacitate redus al acesteia. Pentru a asigura o eficacitate suficienta sunt necesare forte foarte mari la maneta de frana sau curse de asemenea necorespunzatoare ale acesteia. Acesta este si unul din motivele care a condus la utilizarea franei cu disc la rotile puntii fata si franei cu tambur la rotile puntii din spate. Franele cu tambur asigura fara dificultati performante necesare la o actionare manuala.

3.2.2 Tipuri de mecanisme de acționare

Alegerea mecanismului de actionare al sistemului de franare se face in functie de tipul automobilului si destinatia franei propriu-zise.

În prezent există trei tipuri de acționare a frânei de staționare:

acționare mecanică prin intermediul unui levier de comandă, poziționat între cele două scaune din față;

acționare mecanică prin intermediul unei pedale situată în stânga panoului pedalier;

acționare electromecanică, prin intermediul unui comutator electric situat în panoul de bord sau pe consola centrală.

3.2.2.1 Acționare mecanică prin intermediul unui levier de comandă

1 Levierul franei de

staționare

2 Sector dintat.

3 Clichet de blocare.

4 Buton.

5 Palonier.

6 Cablurile franei de

staționare

7 Tambure.

Fig.3.10 Acționare mecanică a frânei de parcare cu levier,[6]

Frâna de staționare este acționată de catre levierul (1) cu sectorul dintat (2) si clichetul (3). Prin deplasarea levierului (1) acesta antreneaza palonierul (5) si cablurile de frana (6). Deblocarea se efectueaza prin apasarea unui buton (4) situat la extremitatea levierului (1), ce ridica clichetul (3) de pe sectorul dintat (2).

Cand frana de stationare este actionata, contactorul determina aprinderea martorului luminos din tabloul de bord, semnalizand astfel utilizarea franei de stationare șoferului.

1 Levierul franei de mana.

8 Contactorul franei de stationare.

Fig.3.11 Contactorul frânei de staționare,[6]

3.2.2.2 Acționare mecanică prin intermediul unei pedale de comandă

Fig.3.12 Acționare mecanică a frânei de parcare cu pedală

Sistemul este foarte asemănător celui prezentat anterior, levierul de comandă fiind înlocuit cu o pedala (1), situată sub bord în partea stângă, acționată cu piciorul de către șofer atunci când se dorește acționarea frânei de staționare.

Deblocarea se realizează prin acționarea cu mâna a dispozitivului de deblocare (2) situat la nivelul panoului de bord. Acest tip de frână de staționare este folosit la autovehiculele de lux, în special cele cu transmisie automată.

Există si o variantă derivată a acestui sistem ce utilizează doar pedala de comandă

atât pentru acționarea cât și pentru deblocarea frânei de parcare.

Fig.3.13 Acționare mecanică a frânei de parcare doar cu pedală

3.2.2.3 Actionare electronică a frânei de staționare

Frâna de staționare electronică înlocuiește frâna de mână cu levier și poate fi operată cu ușurință prin intermediul butonului integrat în planșa de bord. Apăsând butonul, frâna va fi activată și, cu ajutorul a două electromotoare, va acționa asupra frânelor cu disc de pe puntea spate. La pornirea de pe loc, frâna de parcare se va dezactiva automat, permițând demarajul lin. Frâna electronică de parcare oferă și funcția Auto-Hold, care împiedică rularea nedorită a mașinii la pornirea de la semafor și din rampă, facilitând astfel condusul pe suprafețe înclinate,[8].

Fig.3.14 Acționare electrică a frânei de parcare,[8]

Atunci când frâna de parcare trebuie acționată, motorul electric este acționat de unitatea de control a frânei de parcare. Axul este condus de motorul electric prin intermediul unei curea de transmisie. Prin mișcarea rotativă a piuliței de presare, aceasta se deplasează înainte pe filetul axului și intră în contact cu pistonul de frână care apasă placuțele de frână asupra discului.

Când frâna de parcare este eliberată piulița de presare se retrage pe axul conducător. Pistonul de frână este eliberat de presiune. Revenirea la forma inițială a garniturii și dezechilibrul discului de frână fac ca pistonul sa revină la poziția inițială. După aceasta placuțele de frână eliberează discul,[8].

Fig.3.15 Funcționarea frânei de parcare electrică,[8]

Frâna de parcare electromecanică oferă multe avantaje față de frâna de mână convențională, spre exemplu:

– O mai mare libertate în proiectarea interiorului autovehiculului, maneta de acționare clasică a fost înlocuită cu un buton. Acest lucru creează o senzație de mai mult spațiu în interiorul autovehiculului;

– Un nivel mai mare de confort al utilizatorului prin acționarea frânei de parcare cu ajutorul unui buton;

– Avantaj în procesul de fabricație deoarece cablurile de la frâna de mână clasică nu mai sunt necesare, asamblarea vehiculului fiind simplificată;

– Este un sistem capabil de auto-diagnostic, funcțiile acestuia sunt monitorizarate.

3.3 Alegerea soluției tehnice pentru sistemul de frânare propus pentru proiectare

Ținând seama de studiul efectuat mai sus, a tipurilor de sisteme de frânare ce echipează autovehiculele actuale și de analiza soluțiilor de echipare ale modelelor similare, cât și de segmentul de piață căruia îi este destinat autovehiculul proiectat, s-a hotărât ca sistemul de frânare ce urmează a fi proiectat va fi unul cu tambure tip simplex, cu frână de staționare acționată independent printr-o transmisie mecanică cu levier de comandă.