1

Mentenabilitatea sistemului de franare 1. Generalitati

Sistemul de franare are rolul de a dezvolta o deceleratie maxima a autovehiculului in conditii de mentinere a stabilitatii acestuia, astfel incat sa se realizeze reducerea vitezei de deplasare a autovehiculului sau oprirea acestuia, in conditii de maxima siguranta. În mod normal, din punct de vedere tehnic, franarea unui autovehicul trebuie sa se realizeze eficace si progresiv, putand fi evaluata prin urmatorii parametri: spatiul de franare, forta de franare la roata, efortul de apasare la pedala, valoarea deceleratiei rezultate in urma franarii.

Fig….. Sistem de frânare

În general aceste sisteme sunt sisteme cu comandă hidraulică şi cu

componenţă de tip mecanic (frână disc sau tamburi). Componentele sistemului de franare sunt organe de siguranta ale autovehiculului, astfel ca acestea sunt supravegheate, controlate si intretinute si cand este cazul se restabileste starea tehnica a acestora. Majoritatea autovehiculelor sunt echipate cu frână disc pe puntea faţă şi frâne cu tambur pe puntea spate, excepţie făcând vehiculele de competiţii sportive sau cele de vârf de gamă.

disc ventilat (frână disc) cablu frână de staţionare

frână cu tambur

limitator de frânare

servofrână

pompă centrală de frână

indicator de nivel

2

Frânele disc sunt compuse dintr-un disc de frână şi dintr-un etrier cu plăcuţe de frână. Atunci când conducătorul auto acţionează pedala de frână se creează o presiune hidraulică furnizată de pompa centrală de frână care permite etrierului să preseze plăcuţele pe disc astfel încât să-i diminueze mişcarea de rotaţie până la imobilizarea completă, daca este necesar. Acelaşi principiu se aplică şi in cazul discului cu tambur, doar că părţile componente ale acestuia diferă faţă de frâna disc. De fiecare dată când autovehiculul este frânat plăcuţele de frână (ferodourile) se încălzesc. Începând cu temperatura de 300 oC garniturile de frecare îşi pierd din eficacitate, antrenând fenomenul numit „fading”. Cu titlu de exemplu, plăcuţele de frână pot atinge 300 oC la frânarea de la 130 km/h, 500 oC la frânarea de la 180 km/h şi chiar 800 oC la frânarea succesivă pe autostradă. Fiind fabricate dintr-un material cu duritate mai mică decât discurile de frână, cu cât se frânează mai mult, cu atât se uzează. Acestea trebuie obligatoriu înlocuite atâta timp cât grosimea lor este inferioară valorii de 2 mm, antrenând de asemenea uzura discului de frână. Plăcuţele de frână de calitate precară sau defecte măresc distanţa de frânare şi pot deveni complet ineficace la solicitarea îndelungată. Un disc de frână nu este niciodată perfect plan. De aceea plăcuţele de frână noi nu devin eficiente decât după ce vin în contact direct cu asperităţile discului de frână. De aceea, se recomandă să se monteze plăcuţe noi de frână odată cu înlocuirea discurilor de frână. Un disc de frână nu este niciodată perfect plan, dar atenţie a nu se confunda un defect de aspect cu un disc ovalizat care limitează suprafaţa de contact cu plăcuţele de frână şi aduce repercusiuni asupra calităţii frânării. Sistemul ABS este disponibil pe numeroase modele de autovehicule cât şi pe anumite motociclete. Acesta reprezintă un „must” pentru securitatea activă. În acelaşi spirit cu faptul că piesele în frecare se uzează, este recomandată efectuarea controlului lichidului de frână minim la 3 ani sau la fiecare 60000 km. Absorbând umiditatea din aer, lichidul de frână poate cu doar 3% apă să modifice valoarea punctului de fierbere de la 230oC la 165oC, făcând procesul de frânare complet ineficient.

3

Fig. 1. Pompa centrala de frana, servofrana

4 – piulite de fixare pe servofrana, 6 – fixare rezervor compensator, 7 - garnitura pompa centrala de frana, X1 – reglarea cursei totale a pedalei de frana

(145.8 mm +/- 0.5, pentru autoturismul Dacia LOGAN)

Fig. 2. Garnitura de frana (segment ancorat),

etrier, disc de frana (segment in rotatie)

Fig. 3. Limitator de franare

1 – racorduri de conducte rigide, 2 – tija limitatorului, 4 – piulita de reglaj

4

Fig. 4. Conducta rigida de frana stanga si dreapta spate (1,3 – la nivelul puntii spate, 2,4 – la nivelul cilindrului receptor)

Un sistem ABS este alcatuit din urmatoarele componente: ansamblu

amplificator de franare (30), un grup electropompa compus din: pompa hidraulica (27), unitate de modulare a presiunii, calculator (28) si patru senzori de roata (29).

5

Fig. 5. Sistem ABS – Bosch 8.0

Sistemul ABS contribuie in mod esential la marirea sigurantei in

deplasare in momentul franarii autovehiculului. Avantajul determinant fata de sistemele obisnuite este ca la o franare puternica pe un carosabil alunecos se va mentine cea mai buna directie pentru ca rotile nu se vor bloca. Insa nici sistemul ABS nu poate invinge anumite legi fizice. La atingerea unei viteze de aproximativ 20 km/h se va declansa un procedeu automat de control, distingandu-se un zgomot de pompare pentru circa 1 secunda. Daca viteza de rotatie a unei roti este prea mica pentru viteza autovehiculului si roata tinde sa se blocheze, presiunea de franare pentru aceasta roata este diminuata. Pentru rotile din fata presiunea de franare este reglata separat, in timp ce presiunile de franare pentru rotile din spate sunt reglate impreuna. Astfel efectul franarii este egal pentru ambele roti din fata, contribuind la mentinerea stabilitatii in mers.

Procesul de reglare se poate distinge printr-o miscare pulsatorie a pedalei de frana, insotita de zgomot, conducatorul auto fiind avertizat ca o roata, sau rotile se afla in zona de blocare. Sarcina lichidului de frana consta in transmisia energiei sistemului din pompa centrala de frana sub forma de presiune a lichidului la cilindrul

1 – circuit primar pompa de frana 2 – circuit secundar pompa de frana 3 – iesire spre roata stanga fata 4 – iesire spre roata dreapta fata

5 – iesire spre roata stanga spate

6 – iesire spre roata dreapta fata

6

de franare al rotii. Aceasta functie de transmisie pare usor de realizat, insa pentru a fi mentinuta mai mult timp lichidul de frana trebuie sa indeplineasca anumite cerinte: - punctul de fierbere trebuie sa fie cat mai mare posibil si sa ramana constant pe toata durata de viata printr-o mare toleranta la apa, - vascozitatea – la temperatura mare lichidul de frana nu trebuie sa fi eprea fluid, existand riscul pierderii prin scurgere; la temperaturi foarte joase acesta nu trebuie sa fie prea vascos pentru a nu influenta negativ functia de transmisie, - compresibilitatea trebuie sa fie cat mai mica posibil si pe cat posibil sa nu depinda de presiune si temperatura, - protectia la coroziune – componentele metalice ale sistemului de franare trebuie sa fie protejate la coroziune, - protectia la uzura – pentru a mentine scazuta uzura pistoanelor si a etansarilor, lichidul de frana trebuie sa aibe bune proprietati de lubrifiere, - formarea spumei – pierderea de gaze trebuie sa fie redusa pentru a evita formarea spumei, - etanseitatea – garniturile de etansare nu trebuie sa se rigidizeze, sa se dilate sau sa se contracte sub influenta lichidului de frana.

Daca astazi discutam de lichidul de frana, ne referim la un lichid pe baza de poli – glicoletilena. Insa exista alte trei grupe de materiale care pot fi folosite pentru lichidul de frana: baza de silicon, baza de ulei mineral, baza de alcoxi – silan. 2. Schimbari in starea tehnica la sistemul de franare

In procesul de exploatare la parametrii de stare tehnica a sistemului de franare pot interveni modificari, dupa cum urmeaza:

7

Nr. crt.

Schimbări in starea tehnica

Comentarii

1

variatia jocului dintre garnitura de franare si discul /

tamburul de frana.

jocul este influentat de: uzura suprafetei de lucru, blocarea sau detensionarea arcului de readucere, deformare sabotu sau ovalizare disc de frână, blocarea pistonului cilindrului receptor.

2 modificarea cursei

libere a pedalei de frana

creste scade

- uzura suprafeţelor aflate în contact, - aer in circuitul hidraulic, -lichid de frana insuficient.

- obturarea orificiului de retur in rezervorul compensator, - deformarea parghiei limitatorului de franare

3 scaderea presiunii

in circuitul hidraulic de franare

fenomenul este determinat de: posibile neetanseitati ale circuitului, uzura garniturii cilindrului receptor, uzura garniturii pompei de frana

4 netezirea

garniturilor de frana

fenomenul apare in cazul autovehiculelor care au fost franate foarte lent, fiind acompaniat de zgomot in franare (scartait); remedierea zgomotului se realizeaza prin efectuarea unor deplasari de proba in care se va frana brusc

5 fisurarea discurilor

de frana

apare din cauza suprasolicitarii termice la franarea brusca la viteze mari; fisurile pot aparea chiar si la discurile de frana incinse fara a fi sub tensiune, din cauza tensiunii termice; evitarea fenomenului in cazul unui mod de conducere extrem ar fi montarea discurilor de frana intarite cu fibra de carbon, pretul ridicat excluzând însă fabricarea lor in serie

6 crestaturile

discului de frana cauzate de uzura lor, depistata la simpla vizualizare a discului

8 aparitia

fenomenului „vapourlock”

cauzata de depasirea punctului de fierbere, ducand la formarea bulelor de aburi in cilindrul receptor al rotii; bulele se pot comprima, iar la o noua apasare a pedalei de frana este posibil sa nu se mai obtina presiune în sistem

9 aparitia apei in

lichidul de frana

absorbtia de apa se poate realiza prin: orificiul de aerisire a rezervorului compensator (prin umiditatea si formarea apei de condens la temperaturi variabile) sau prin furtunele de frana, datorita permeabilitatii acestora; lichidul de frana extrage moleculele de apa din furtun, acesta preluand continutul de apa pierdut din mediul inconjurator. Avantaj – deoarece apa existenta in sistemul hidraulic este preluata de lichidul de frana se impiedica formarea cristalelor de gheata in conductele de frana si in cilindrii receptori. Astfel functia hidraulica de transmisie este astfel asigurata si la temperaturi joase. Dezavantaj – prin colectarea apei punctul de fierbere al lichidului de frana scade continuu.

8

Verificarea eficacitatii sistemului de franare al autovehiculelor reclama verificarea coeficientilor de franare obtinuti in cazul franei de serviciu si de stationare, cat si a dezechilibrului intre fortele de franare in cazul rotilor aceleiasi punti pentru frana de serviciu si de stationare (conform anexei nr. 11 din Legislatia si reglementarile nationale referitoare la inspectia tehnica periodica si controlul tehnic in trafic, texte consolidate, ianuarie 2006). Eficacitatea franarii unui autovehicul se poate exprima prin raportul dintre suma fortelor de franare la rotile autovehiculului si greutatea acestuia:

( )%100G

FE

af ⋅

∑=

unde:

ΣF - suma fortelor de franare la rotile pe care actioneaza frana a carei eficacitate se verifica (daN), Ga - greutatea autovehiculului (daN).

Pentru sistemele de frânare cu control electronic schimbările în starea tehnică constau în defectarea componentelor electronice de comandă.

9

Problemă Cauze posibile

a. martor luminos aprins - frâna de staţionare este acţionată, - nivel redus de lichid de frână, - plăcuţe de frână uzate.

b. autovehicul „trage” lateral la frânare

- anvelopă desumflată, - cilindru de roată sau de etrier gripat.

c. jantele sunt încălzite - frânele nu decuplează.

d. zgomot la frânare - piesă deşurubată sau defectă.

e. pedală de frână „moale” - prezenţa aerului în sistemul hidraulic.

f. pedală „dură” - defectare asistare la frânare, - defect la conductele de frână, - pompă de frână defectă, etc.

g. pedala de frână vibrează - disc de frână ovalizat, - joc exagerat în trenul de rulare faţă/spate

Piese Control Înlocuire

a. plăcuţe de frână la fiecare 10000 km - la fiecare 30000 km - la atingerea grosimii minime - la aprinderea martorului luminos

b. discuri la fiecare înlocuire de plăcuţe de frână

- la atingerea grosimii minime - atunci când discul de zgâriat, ovalizat

c. garnituri frână tambur

la fiecare 20000 km - la depăsirea valorii minime de 1,5 mm a grosimii

d. tamburi la fiecare înlocuire a garniturilor

- la atingerea valorii maxime de uzură, - atunci cand tamburul este zgâriat, ovalizat

e. lichid de frână la fiecare înlocuire a plăcuţelor sau garniturilor de tambur

- la scăderea temperaturii de fierbere sub cea normală, - la fiecare 3 ani sau 60000 km.

10

3. Recomandari privitoare la mentenanta sistemului de franare hidraulic Mentenanta sistemului de franare reclama urmatoarele

recomandari:

1. se va verifica periodic starea de etansare a circuitului hidraulic, 2. in cazul in care sistemul de franare nu prezinta senzori pentru gradul de uzura a garniturilor de franare, acestea se vor verifica la fiecare revizie tehnica; gradul de uzura depinde foarte mult de conditiile de utilizare ale autovehiculului; in cazul utilizarii acestuia in traficul urban si pe distante scurte sau in cazul utilizarii intr-un mod sportiv este necesara verificarea gradului de uzura si intre verificarile recomandate prin reviziile tehnice periodice. 3. lichidul de frana va fi schimbat la o perioada de 2 ani, cunoscand faptul ca acesta este higroscopic – atrage umezeala, preluand in timp apa din mediul inconjurator, care poate provoca in timp coroziunea componentelor sistemului de franare. 4. pentru o obtinere a unui efect de franare utilizandu-se frana de motor, la coborarea unei pante se va cupla treapta de viteza inferioara treptei cu care s-a ajuns in varful pantei si se incepe coborarea; prin acest procedeu se va menaja sistemul de franare; daca totusi este necesar mersul franat, nu este indicat mersul cu franare continua, ci mersul cu franare intermitenta. 5. in anumite conditii de functionare, de exemplu dupa trecerea prin zone cu cantitati mari de apa pe carosabil exista posibilitatea ca franarea sa se realizeze cu intarziere din cauza garniturilor de frana umede; sistemul de franare va functiona normal dupa uscarea garniturilor. 6. la parcurgerea drumurilor unde a fost presarata sare sau alte solutii necesare topirii ghetii sau poleiului este posibil ca efectul deplin de franare sa fie intarziat.

11

7. in cazul montarii ulterioare a unui spoiler frontal sau a unor capace de roti se va cerceta daca nu este afectat accesul aerului la franele rotilor din partea fata, astfel ca sistemul s-ar putea supraincalzi.

8. servofrana actioneaza datorita depresiunii ce se creeaza in

momentul in care motorul functioneaza; de aceea nu este indicat mersul autovehiculului cu motorul oprit; in cazul in care servofrana nu functioneaza, pedala de frana trebuie apasata cu o forta mai mare pentru a compensa amplificarea fortei de franare care lipseste.

9. in cazul in care exista defectiuni la sistemul ABS se poate continua

deplasarea autovehiculului, acesta functionand fara acest sistem, insa este necesar controlul sistemului intr-o unitate de service pentru autovehicule.