Jak działa zawór dozujący hamulca?

Do czego służy zawór dozujący hamulce — krótka odpowiedź

Zawór dozujący hamulce ogranicza ciśnienie hydrauliczne wysyłane do hamulców tylnych w stosunku do hamulców przednich. Kiedy mocno naciskasz hamulce, ciężar przesuwa się do przodu, zmniejszając przyczepność tylnych kół. Bez kontroli ciśnienia tylne koła blokują się przed przednimi, powodując poślizg pojazdu lub „rybienie ogona”. Zawór dozujący zapobiega temu, ograniczając ciśnienie tylnego hamulca do skalibrowanego progu — zwykle gdzieś pomiędzy 30% i 50% całkowitego ciśnienia w systemie , w zależności od konstrukcji pojazdu i rozkładu masy.

Element ten znajduje się w hydraulicznym przewodzie hamulcowym pomiędzy pompą hamulcową a tylnymi zaciskami hamulcowymi lub cylindrami kół. Nie ma to wpływu na hamowanie przodem. Hamulce przednie przejmują większość siły hamowania – w większości pojazdów osobowych oś przednia przejmuje część siły hamowania 60% i 80% całkowitej energii hamowania podczas twardego zatrzymania. Hamulce tylne pomagają, ale należy je kontrolować, aby uniknąć przedwczesnego zablokowania.

Zrozumienie sposobu działania zaworu dozującego hamulca oznacza zrozumienie fizyki przenoszenia obciążenia. Zawór dozujący nie jest ograniczeniem pasywnym — jest to urządzenie wrażliwe na ciśnienie, które reaguje na rzeczywiste ciśnienie w przewodzie hamulcowym w czasie rzeczywistym.

Mechanika wewnętrzna: jak kontrolowane jest ciśnienie

Wewnątrz standardowego zaworu dozującego znajduje się tłok obciążony sprężyną z skalibrowanym punktem podziału. Poniżej ustawionego progu ciśnienia — często nazywanego „punktem przegięcia” lub „punktem podziału” – zawór przekazuje pełne ciśnienie na tylne hamulce. Gdy ciśnienie w układzie przekroczy ten próg, tłok porusza się, aby ograniczyć dalszy wzrost ciśnienia w obwodzie tylnym.

Oto, co dzieje się krok po kroku podczas hamowania:

1. Kierowca naciska pedał hamulca, wytwarzając ciśnienie w głównym cylindrze.
2. Początkowo ciśnienie przepływa równomiernie w kierunku przedniego i tylnego obwodu.
3. Kiedy ciśnienie w obwodzie tylnym osiąga punkt kolanowy (zazwyczaj 400 do 600 psi w wielu samochodach osobowych) przesuwa się tłok zaworu dozującego.
4. Zawór zmniejsza szybkość wzrostu ciśnienia w tylnym obwodzie, umożliwiając dalszy, niezakłócony wzrost ciśnienia z przodu.
5. Przy maksymalnym naciśnięciu pedału mogą wystąpić hamulce przednie 1200 psi lub więcej podczas gdy tył jest utrzymywany w ułamku tego.

Stosunek ciśnienia tylnego do ciśnienia przedniego powyżej punktu kolana nazywany jest współczynnikiem nachylenia. Na przykład współczynnik nachylenia wynoszący 0,3 oznacza, że ​​na każde 100 psi wzrostu ciśnienia z przodu poza punkt podziału, ciśnienie z tyłu wzrasta tylko o 30 psi. Przełożenie to zostało zaprojektowane tak, aby pasowało do masy pojazdu, rozstawu osi i środka ciężkości.

Rodzaje Zawory hamulcowe samochodowe Używany do dozowania ciśnienia

Nie wszystkie samochodowe zawory hamulcowe kontrolujące ciśnienie tylne działają w ten sam sposób. Zastosowano kilka projektów w różnych typach pojazdów i epokach:

Naprawiono zawór dozujący

To jest najprostszy projekt. Punkt podziału i współczynnik nachylenia są ustalane fabrycznie. Nie uwzględnia zmian obciążenia pojazdu. Pusty półtonowy pickup wymaga innego wyważenia tylnych hamulców niż w przypadku przewozu 800 funtów ładunku — stały zawór nie jest w stanie się dostosować. Są one powszechne w starszych samochodach osobowych i lżejszych pojazdach, w których różnice w obciążeniu są minimalne.

Zawór dozujący wykrywający obciążenie (LSPV)

Zawór dozujący reagujący na obciążenie mechanicznie łączy się z tylnym zawieszeniem za pomocą drążka łączącego. Gdy pojazd jest obciążony, a zawieszenie ulega kompresji, drążek reguluje napięcie wstępne sprężyny zaworu, podnosząc punkt przegięcia. Pozwala to na większe ciśnienie w tylnym hamulcu, gdy tylna oś przenosi większy ciężar – czyli dokładnie wtedy, gdy większe hamowanie tyłem jest bezpieczne. Konstrukcja ta jest szeroko stosowana w ciężarówkach, furgonetkach i SUV-ach. W pełni załadowanym pickupie może nastąpić przesunięcie limitu ciśnienia tylnego hamulca 200 do 400 psi w porównaniu ze stanem nieobciążonym.

Zawór kombinowany

Wiele pojazdów od lat 70. do 90. XX wieku wykorzystywało zawór kombinowany, który integruje trzy funkcje w jednej obudowie: zawór dozujący, przełącznik różnicy ciśnień i zawór dozujący. Zawór dozujący opóźnia nieznacznie załączenie przedniego hamulca tarczowego, aby umożliwić zadziałanie tylnych hamulców bębnowych jako pierwsze podczas lekkiego hamowania, zapewniając wyczucie równowagi. Przełącznik różnicy ciśnień zapala lampkę ostrzegawczą hamulców, jeśli w jednym obwodzie nastąpi utrata ciśnienia. Sekcja dozowania obsługuje tylne ograniczenie ciśnienia, jak opisano powyżej. Taka konstrukcja oszczędza miejsce i upraszcza instalację.

Elektroniczny rozdział siły hamowania (EBD)

Niewoczesne pojazdy wyposażone w ABS zazwyczaj zastępują mechaniczne dozowanie na elektroniczny rozdział siły hamowania. EBD wykorzystuje czujniki prędkości kół, hydrauliczną jednostkę sterującą ABS i ECU pojazdu do dynamicznej modulacji ciśnienia tylnego hamulca. Uwzględnia rzeczywisty poślizg koła, a nie tylko ciśnienie w układzie. EBD może reagować w ciągu milisekund i jednocześnie dostosowywać się do różnych nawierzchni drogi, poleceń układu kierowniczego i warunków obciążenia. W tym systemie mechaniczny zawór dozujący jest albo wyeliminowany, albo zachowany jedynie jako bezpieczny zapasowy zawór.

Gdzie zawór dozujący znajduje się w układzie hamulcowym

Zawór dozujący jest umieszczony w linii hamulcowej, która zasila tylną oś. W pojazdach z dzielonym ukośnie obwodem hamulcowym (gdzie każdy obwód steruje jednym przednim i jednym przeciwległym tylnym) funkcja dozowania może być wbudowana w samą pompę główną lub powielona dla każdego tylnego przewodu. W starszych układach z podziałem przód/tył pojedynczy zawór obsługuje cały obwód tylny.

W ciężarówkach i pojazdach użytkowych LSPV jest zwykle montowany na obudowie lub ramie tylnej osi w pobliżu tylnego zawieszenia, z wahaczem połączonym bezpośrednio z osią. Pomiar skoku zawieszenia dostarcza zaworowi informacji w czasie rzeczywistym o obciążeniu tyłu, bez konieczności stosowania jakichkolwiek czujników lub elektroniki.

Zależność między zaworem dozującym a innymi samochodowymi zaworami hamulcowymi w układzie jest sekwencyjna:

• Główny cylinder — wytwarza ciśnienie hydrauliczne za pomocą pedału
• Wzmacniacz hamulca — zwiększa siłę pedałowania, zanim dotrze do głównego cylindra
• Zawór dozujący — opóźnia załączenie przednich tarcz na przystankach świetlnych (w zaworach kombinowanych)
• Zawór dozujący — ogranicza ciśnienie w obwodzie tylnym powyżej punktu podziału
• Modulator ABS — interweniuje na poziomie poszczególnych kół w warunkach zablokowania

Każdy z tych samochodowych zaworów i elementów hamulcowych pełni odrębną funkcję, ale muszą być kompatybilne i odpowiednio dopasowane do charakterystyki hamowania pojazdu.

Oznaki awarii zaworu dozującego hamulca

Wadliwy zawór dozujący daje rozpoznawalne objawy. Ponieważ kontroluje równowagę tylnego hamulca, problemy pojawiają się przede wszystkim podczas hamowania:

Blokada tylnego koła przy umiarkowanym hamowaniu

Jeśli zawór ulegnie awarii w pozycji otwartej, przekazuje nieograniczone ciśnienie na tylne hamulce. W rezultacie tylne koła blokują się nawet podczas zwykłego zatrzymywania, a nie tylko podczas gwałtownego hamowania. Jest to jeden z bardziej niebezpiecznych trybów awarii, ponieważ może spowodować wychylenie się tyłu pojazdu. Na mokrych lub sypkich nawierzchniach dzieje się to przy jeszcze niższych prędkościach.

Słabe lub nieskuteczne hamowanie tylne

Jeśli zawór zablokuje się w pozycji zamkniętej lub mocno ograniczonej, ciśnienie w tylnym hamulcu zostanie całkowicie odcięte lub zredukowane do wartości bliskiej zeru. Tylne hamulce nie mają prawie żadnego wpływu. Droga hamowania wydłuża się, a zanik siły hamowania następuje szybciej, ponieważ całe obciążenie termiczne przenoszone jest na hamulce przednie. W rezultacie przednie wirniki mogą się przegrzać i przedwcześnie wypaczyć.

Nierówne zużycie klocków hamulcowych i butów

Nieproporcjonalny podział siły hamowania z przodu i z tyłu powoduje nierównomierne zużycie. Technicy przeprowadzający kontrolę hamulców, którzy znajdą mocno zużyte przednie klocki obok rzadko używanych tylnych klocków lub klocków – w pojeździe bez problemów z ABS – powinni podejrzewać awarię zaworu dozującego.

Lampka ostrzegawcza hamulca

W pojazdach wyposażonych w zawór kombinowany przełącznik różnicy ciśnień zaświeci lampkę ostrzegawczą hamulców, jeśli wystąpi znaczna nierównowaga między obwodami przednim i tylnym. Nie zawsze oznacza to konkretnie awarię zaworu dozującego, ale jest punktem wyjścia do diagnozy.

Wyciek płynu w korpusie zaworu

Uszczelki wewnętrzne w zaworze mogą z biegiem czasu ulec zniszczeniu, szczególnie w pojazdach, w których nie płukano płynu hamulcowego zgodnie z harmonogramem. Płyn hamulcowy jest higroskopijny – pochłania wilgoć z powietrza. Po kilku latach bez płukania zanieczyszczony wilgocią płyn powoduje korozję wewnętrznego otworu i tłoka zaworu, powodując uszkodzenie uszczelnienia i wyciek zewnętrzny. Płyn hamulcowy należy wymieniać co 2 lata lub 30 000 mil w większości pojazdów, aby temu zapobiec.

Procedury diagnozowania i testowania

Testowanie zaworu dozującego wymaga jednoczesnego pomiaru ciśnienia hydraulicznego w przednim i tylnym obwodzie przy kontrolowanym uruchomieniu hamulca. Odbywa się to za pomocą zestawu manometrów hamulcowych z trójnikami zamontowanymi na przednich i tylnych przewodach hamulcowych.

Procedura zazwyczaj składa się z następujących kroków:

1. Zamontować manometry na przednim i tylnym otworze wylotowym zaworu dozującego lub w punkcie pomiarowym w każdym obwodzie.
2. Przy wyłączonym silniku i wyczerpanym układzie wspomagania hamulców naciskaj na pedał hamulca równomiernie, zwiększając nacisk.
3. Zapisz ciśnienie na obu manometrach jednocześnie w miarę wzrostu siły nacisku na pedał.
4. Poniżej punktu podziału ciśnienia przednie i tylne powinny być równe lub bardzo zbliżone.
5. Powyżej punktu podziału tylny miernik powinien wykazywać zmniejszone tempo wzrostu w porównaniu z przednim.
6. Porównaj odczyty ze specyfikacjami producenta pojazdu dotyczącymi punktu podziału i współczynnika nachylenia.

Jeśli ciśnienia z przodu i z tyłu pozostają identyczne przy wszystkich siłach nacisku na pedał, zawór nie działa. Jeżeli ciśnienie tylne jest nieproporcjonalnie niskie przy wszystkich siłach nacisku na pedał, zawór może zostać zatarty w ograniczonym położeniu. Obydwa schorzenia wymagają wymiany zaworu.

W przypadku zaworów dozujących typu Load-Sensing należy również sprawdzić regulację podnośników. Wiele zaworów LSPV ma regulowaną długość pręta, która określa położenie bazowe zaworu. Jeśli połączenie zostanie źle wyregulowane — na przykład po naprawie tylnego zawieszenia — skuteczność hamowania tylnego będzie nieprawidłowa, nawet jeśli sam zawór będzie sprawny. Producent pojazdu określa długość łącznika bez obciążenia.

Rozważania dotyczące wymiany i typowe błędy

Wymiana zaworu dozującego jest prostą operacją hydrauliczną, ale w praktyce często zdarza się kilka błędów:

Instalowanie niewłaściwej specyfikacji zaworu

Zawory dozujące nie są uniwersalne. Zawór o niewłaściwym punkcie podziału lub współczynniku nachylenia będzie powodować odchylenie hamulca, które nie będzie dopasowane do pojazdu. Nawet niewielkie różnice mają znaczenie — punkt podziału o 100 psi za wysoki umożliwi nadmierne ciśnienie w tylnym hamulcu podczas gwałtownych hamowań lekkim samochodem. Zawsze używaj numeru części określonego dla konkretnego pojazdu, a nie tylko podobnego pojazdu z tej samej rodziny modeli.

Pomijanie odpowietrzania hamulców po wymianie

Za każdym razem, gdy obwód hydrauliczny hamulca jest otwarty, może przedostać się powietrze. Powietrze jest ściśliwe – płyn hamulcowy nie. Nawet niewielki pęcherzyk powietrza w tylnym obwodzie będzie powodować gąbczasty pedał i nierówną reakcję tylnego hamulca. Po wymianie zaworu obowiązkowe jest pełne odpowietrzenie hamulców, zaczynając od koła znajdującego się najdalej od głównego cylindra.

Brak zajęcia się pierwotną przyczyną

Zatarty lub nieszczelny zawór jest często objawem zaniedbania płynu hamulcowego. Wymiana zaworu bez przepłukania starego, zawilgoconego płynu powoduje pozostawienie w układzie żrącego płynu. Nowy zawór ulegnie w krótkim czasie uszkodzeniu w wyniku tego samego mechanizmu. Każdej wymianie zaworów powinno towarzyszyć całkowite przepłukanie płynu hamulcowego świeżym płynem DOT 3 lub DOT 4, zgodnie ze specyfikacją.

Omijanie zaworu dozującego w przypadku kompilacji wydajnościowych

W niektórych zastosowaniach związanych z wydajnością i wyścigami celowo usuwa się lub omija fabryczny zawór dozujący na rzecz regulowanego drążka docisku hamulca. Daje to kierowcy bezpośrednią kontrolę nad rozdziałem hamulców przód-tył. Na torze z doświadczonymi kierowcami i kontrolowanymi warunkami jest to legalna konfiguracja. Na drodze publicznej jest to niebezpieczne. Usunięcie zaworu dozującego z pojazdu ulicznego bez odpowiednio skalibrowanej części zamiennej usuwa ważny mechanizm bezpieczeństwa i może stanowić naruszenie prawa w wielu jurysdykcjach.

Jak dozowanie współdziała z ABS i nowoczesnymi układami hamulcowymi

W pojazdach wyposażonych w ABS należy jasno zrozumieć związek pomiędzy zaworem dozującym a modulatorem ABS. ABS zapobiega blokowaniu kół poprzez gwałtownie pulsujące ciśnienie hamulca – może zwolnić i ponownie zawrzeć ciśnienie na danym kole do maksymalnie 15 do 20 razy na sekundę . To sprawia, że ​​całkowite zablokowanie tyłu pojazdu jest znacznie mniej prawdopodobne w pojeździe wyposażonym w ABS, co rodzi pytanie: czy zawór dozujący nadal ma znaczenie?

Odpowiedź brzmi: tak, z kilku powodów:

• ABS włącza się dopiero, gdy koło zaczyna się ślizgać. Działanie zaworu dozującego ma charakter zapobiegawczy — zapobiega nadmiernemu ciśnieniu tylnemu, zanim wystąpi jakikolwiek poślizg.
• Na śliskich nawierzchniach ABS i układ dozowania współpracują ze sobą. Zawór dozujący zmniejsza prawdopodobieństwo interwencji ABS na tylne koła, co skraca drogę hamowania na nawierzchniach o niskiej przyczepności.
• Niektóre układy ABS obejmują elektroniczny rozdział siły hamowania jako funkcję dodatkową zaworu mechanicznego, a nie jego całkowity zamiennik. Zawór mechaniczny zapewnia bezpieczne działanie w przypadku awarii modułu ABS lub okablowania.

W pojazdach, w których EBD całkowicie zastępuje mechaniczny zawór dozujący, usterka układu ABS/EBD może mieć wpływ na równowagę tylnego hamulca. Jest to jeden z powodów, dla których nie należy ignorować lampek ostrzegawczych ABS – usterka ABS może pogorszyć równowagę hamowania nawet przy braku widocznych objawów hamowania. Gdy moduł ABS w takim pojeździe ulegnie awarii, system zazwyczaj domyślnie ustawia pełne, niemodulowane ciśnienie hamowania wszystkich kół, opierając się na innych marginesach bezpieczeństwa, aby zapobiec zablokowaniu.

Specyfikacje zaworu dozującego dla różnych kategorii pojazdów

Różne kategorie pojazdów wymagają zasadniczo różnych kalibracji zaworu dozującego. Poniższa tabela ilustruje różnice parametrów konstrukcyjnych w zależności od typu pojazdu:

Liczby te znacznie się różnią w zależności od producenta i konkretnego modelu. Wartości mają raczej zilustrować zakres parametrów projektowych, a nie służyć jako specyfikacje referencyjne dla konkretnego pojazdu.

Dlaczego prawidłowe wyważenie tylnego hamulca ma znaczenie dla bezpieczeństwa

Blokowanie tylnego koła podczas hamowania to jedno z najbardziej destabilizujących zdarzeń, jakie może doświadczyć kierowca. Kiedy tylne koła przestają się obracać, podczas gdy przednie nadal się toczą, pojazd traci stabilność kierunkową. Tył podąża ścieżką niezależną od poleceń układu kierowniczego — jedzie tam, gdzie zabierze go pęd. Przy prędkościach autostradowych może to doprowadzić do pełnego obrotu w ułamku sekundy.

Badania przeprowadzone przez organizacje zajmujące się bezpieczeństwem ruchu drogowego konsekwentnie wykazały, że blokowanie tylnego koła wywołane hamulcami jest czynnikiem przyczyniającym się do znacznej części wypadków związanych z utratą kontroli. Zawór dozujący jest pasywnym, mechanicznym zabezpieczeniem przed tym specyficznym trybem awarii. Jego aktywacja nie wymaga umiejętności kierowcy, żadnej elektroniki do działania, a układ hamulcowy jest znikomo skomplikowany.

Właśnie dlatego zawór dozujący — mimo że jest mało efektownym elementem, o którym większość kierowców nawet nie myśli — jest jednym z elementów obwodu zaworu hamulcowego o większym znaczeniu dla bezpieczeństwa. Utrzymanie go w dobrym stanie technicznym, w połączeniu z regularną konserwacją płynu hamulcowego, kosztuje bardzo niewiele w porównaniu z ochroną, jaką zapewnia.

Każda osoba modyfikująca układ hamulcowy pojazdu – zmieniająca mieszankę klocków hamulcowych, zmieniająca tył bębna na tarczę, znacząco zmieniająca masę pojazdu – musi ponownie przyjrzeć się kalibracji zaworu dozującego. Na przykład konwersja tylnej tarczy w pojeździe, który pierwotnie posiadał tylne bębny, wymaga innego zaworu dozującego, ponieważ hamulce tarczowe wytwarzają większą siłę zaciskania przy tym samym ciśnieniu hydraulicznym niż hamulce bębnowe. Użycie oryginalnego zaworu kalibrowanego bębnem z tylnymi tarczami spowoduje zablokowanie tylnego hamulca podczas mocnego hamowania, nawet jeśli wszystkie pozostałe elementy będą działać prawidłowo.