Kočioni sistem, bez sumnje, predstavlja jedan od najbitnijih sistema na svakom vozilu. Uloga kočionog sistema je da postepeno uspori kretanje vozila, da omogući naglo zaustavljanje vozila, obezbedi sigurni položaj zaustavljenog vozila i da izvrši rekuperaciju energije (ukoliko kočioni sistem to omogućava).
Da bi kočioni sistem pravilno radio, potrebno je da zadovolji sledeće uslove, koje se pred njim postavljaju:
1. da omogući preciznu regulaciju intenziteta kočenja;
2. da omogući stabilno kretanje vozila tokom kočenja;
3. da su potrebne male sile aktiviranja na komandama kočenja;
4. da poseduje visoku pouzdanost;
5. da sistem zahteva jednostavno održavanje;
6. da se kočenje odvija bez škripe ili drugih neželjenih pojava;
7. da sistem ima malu potrošnju energije.
Da bi sistem zadovoljio sve navedene uslove, svaki element sistema (komandni, prenosni i radni) mora da ima visoku tehničku pouzdanost i visok kvalitet materijala i izrade.
Kočione tečnosti, takođe, moraju da zadovolje vrlo visoke zahteve i to: da imaju visoke tačke ključanja, da se dobro ponašaju na niskim temperaturama, da imaju dobru zaštitu od korozije, odgovarajuću sposobnost podmazivanja kao i da su kompatibilne sa zaptivnim materijalima.
Pogled u istoriju
Najraniji kočioni sistem primenjivao je fizičke principe (trenje) koji se koriste i do danas, međutim, sistem se sastojao samo od drvenih blokova i jedne ručice koju je vozač koristio da pritisne kočnicu (slika 1). Ovaj oblik je korišćen na vozilima sa točkovima sa čeličnim okvirom, uključujući vozila sa konjskom zapregom i automobile na parni pogon.
Za početak savremenog kočionog sistema na vozilima smatra se pronalazak doboš kočnice, 1902. godine. Zasluga za to pripada francuzu Renou (Louis Renault). Ovaj sistem kočenja je imao svojih nedostaka, jer je kočiona traka sa spoljne strane obuhvatala doboš (slika 2), pa se dalji razvoj doboš kočnice odvijao u produbljivanju doboša i ugradnji kočionih papuča unutar doboša (slika 3).
Takođe, pojava disk kočnice je vezana za početak XX veka, ali je svoju široku primenu našla polovinom XX veka, sa povećanjem brzine kretanja i mase vozila (slika 4).
Hidraulički sistem kočenja
1918. godine Malcolm Loughead (koji je 1926. godine kasnije promenio ime u Lockheed) predložio je koncept kočnog sistema na četiri točka pomoću hidraulike. Ovaj sistem je omogućio vozaču da upotrebi znatno manji pritisak na pedalu kočnice nego što je zahtevao mehanički sistem kočenja.
Hidraulički kočioni sistem prvi je put ugrađen u sva četiri točka automobila modela A Duesenberg 1921. Poboljšani sistem hidrauličkih kočnica korišćen je u automobilima Chrisler od 1924. godine. General Motors počinje sa ugradnjom hidrauličnog kočionog sistema početkom 30-tih godina, dok je Ford bio poslednji proizvođač koji je prihvatio hidraulični sistem kočenja tek 1938. godine.
Pneumatski sistem kočenja (Air Brake System)
Još 60-tih godina XIX veka, Vestinghaus (Westinghouse) je prvi patentirao sistem kočenja pomoću vazduha pod pritiskom koji se ugrađivao u železničke vagone. Tako je nastao čuveni brend WABCO (Westinghouse Air Brake Company).
U međuvremenu je u Nemačkoj kompaniji Knorr-Bremse ( koju je osnovao Georg Knor 1905. godine), 1922. godine započet razvoj sistema pneumatskog kočenja za komercijalna drumska vozila. Knorr-Bremse je bila prva evropska kompanija koja je razvila novi pneumatski sistem koji je istovremeno pritiskao kočnice na sva četiri točka kamiona, kao i na prikolici. Rezultujuće smanjenje kočionog puta dalo je značajan doprinos poboljšanju bezbednosti na putevima. Do 1925. godine većina većih kamiona imala je vazdušne kočnice na svim točkovima. Od 1949. godine, se počelo sa ugradnjom pneumatskog kočionog sistema u vatrogasna i terenska vozila. Do 1960. godine, su se razvijali ostali elementi pneumatskog kočionog sistema: podešavači , sušila za vazduh, dvostruki kočioni ventili i prvi kočioni sistem protiv blokiranja.
Elektronski kočioni sistem (EBS)
Kompanija WABCO je predstavila 1996. godine prvi svetski elektronski sistem kočenja komercijalnih vozila (EBS), predstavljen na Mercedes-Benz „Actros“, a 1998. godine je predstavljen komplementarni sistem elektroničkog kočenja prikolice (TEBS) za prikolice.
Energiju za aktiviranje EBS kočnica i dalje obezbeđuje komprimovani vazduh, međutim pritisak vazduha kontroliše elektronska kontrolna jedinica (ECU) kako bi se postiglo daleko brže aktiviranje kočionog sistema.Pored toga, proizvođač vozila može lako izmeniti karakteristike modulacije gazišta (pedale) pomoću ECU programa kako bi se obezbedio najbolji mogući osećaj kočnice.
Uvođenje ove revolucionarne tehnologije u Evropi je teklo brzo. Većina novih evropskih teških kamiona i autobusa sada ima EBS, dok je oko polovine svih novih prikolica proizvedenih u zemljama Evropske unije opremljeno TEBS-om.
Princip rada hidrauličnog kočionog sistema na vozilima (slika 6)
Zamisao za konstruisanje i izradu hidrauličkog kočionog sistema je da se uz pomoć male sile kojom vozač deluje na papučicu kočnice, proizvede dovoljna sila koja deluje na frikcione površine kočnice, čime se omogućuje lako i sigurno usporavanje i kočenje vozila. Jednom rečju, sila na papučici kočnice se višestruko povećava.
Princip rada
1. Vozač pritisne papučicu kočnice, čime se deluje na klip u glavnom kočionom cilindru u kojem se nalazi kočiona tečnost.
2. Glavni kočioni cilindar je podeljen na dva dela (za prednje i zadnje točkove). Iznad njega se nalazi rezervoar sa kočionom tečnošću i senzor za kontrolu nivoa kočione tečnosti u rezervoaru. Uloga Glavnog kočionog cilindra je da poveća pritisak kočione tečnosti, odnosno, da poveća silu kočenja. Iz razloga bezbednosti, glavni kočioni cilindar je podeljen na dva dela kako bi se, u slučaju otkaza jednog dela glavnog kočionog cilindra, pomoću drugog - ispravnog dela vozilo moglo bezbedno zaustaviti.
3. Iz glavnog kočionog cilindra, kočiona tečnost pod pritiskom odlazi do multifunkcionalnog ventila.Naziv multifunkcionalni je dobio jer se sastoji iz (najčešće) tri razlicita uređaja,spojena u jednu celinu. Dva voda iz glavnog cilindra prvo nailaze na ventil koji služi za pravilnu raspodelu kočione sile na točkove zadnje, odnosno prednje osovine. Ovaj ventil imaju samo automobili koji imaju napred disk, a pozadi doboš kočnice, i to zbog poznatog efekta da disk kočnice uvek koče pre nego doboši. Drugi deo multifunkcionalnog ventila jeste zapravo jedna vrsta prekidača. Sa jedne strane ulazi jedna, a sa
druge strane druga cev iz glavnog cilindra. U sredini ovog prekidača imamo jedan mali klip koji, ako pritisak popusti na jednom od ova dva voda, ide levo ili desno i tako ustvari aktivira poseban prekidač. Tako se vozač u kabini obaveštava da je na jednom od ova dva voda pritisak popustio, najverovatnije zbog curenja. Na kraju, treći i izlazni deo ovog uređaja je ventil koji reguliše
količinu pritiska koji ce ići na prednje, odnosno na zadnje tockove. Ovo zavisi od tipa vozila, ali kako su najčešća ona sa motorom napred, objasnićemo funkcionisanje na njihovom primeru. Dakle, automobili su najčešće teži napred nego li nazad. Stoga je potreban mnogo veći pritisak na kočnice napred, kako bi se uspostavio balans koji vozač i očekuje prilikom kočenja, posebno onog naglog (znate ono kad se pri takvom kočenju zadnji kraj naglo izdigne). Za ovo je upravo zadužen taj treći deo multifunkcionalnog ventila, nakon kojeg sistem vodova nastavlja dalje ka samim točkovima.
4. Iz multifunkcionalnog ventila, kočiona tečnost odlazi do radnih cilindara, koji se nalaze na svakom točku. Kočiona tečnost pod pritiskom, deluje na klip radnog cilindra koji se pomera i potiskuje krajeve kočionih papuča sa oblogama (kod doboš kočnica) ili nosač sa frikcionom pločom (kod disk kočnice) čime se ostvaruje trenje između diska/doboša i frikcione obloge.
ABS sistem
ABS je poseban uređaj,sa zasebnim sistemom, koji omogućuje i kontroliše naglo zaustavljanje vozila. Tvorac je nemački Bosch, koji ovaj sistem razvija počev još od kraja tridesetih godina prošlog veka. Međutim, tek 1978.godine je ABS prvi put primenjen u jednom serijskom automobilu, u Mercedes-ovoj S-klasi. Danas ABS sistem predstavlja standardnu opremu velike većine novih automobila.
Sastoji se iz četiri osnovna dela – senzori, hidraulični kontrolni uređaj sa ventilima, pumpa i kontroler (ECU). Senzori se (najčešće) nalaze na svakom od četiri točka i služe da ABS prepozna situaciju kada bi neki od točkova mogao da se u potpunosti zakoči. Ideja svega jeste da se, prilikom naglog kočenja, točkovi ne zaustave u potpunosti. Tada se gubi kontrola nad vozilom, koji može otklizati u neželjenom pravcu. ABS ne dozvoljava da se točkovi tako ukoče i time daju mogućnost vozaču da normalno upravlja vozilom, iako je pedala kočnice pritisnuta do kraja. Dakle, ventili prepoznaju potencijalni trenutak kada će se točkovi zaustaviti, o tome obaveštavaju električni kontroler (ECU), koji dalje šalje informacije ka ventilima. Ventili su vezani za hidraulični deo kočionog sistema, i to posle glavnog cilindra. Oni imaju mogućnost da u jednom trenutku delimično ili u potpunosti zaustave pritisak, koji bi se aplicirao dalje ka diskovima/dobošima. Stoga, iako je naša noga čvrsto na pedali kočnice, ABS može da dozvoli rotiranje jednog ili više tockova. Tako se dobija mogucnost kontrolisanja vozila pri naglim kočenjima i značajno se skraćuje zaustavni put na suvim podlogama.
Vrste kočionih tečnosti
DOT klasifikacija
Kočione tečnosti američko Ministarstvo saobraćaja (DOT) svrstava u četiri glavne klasifikacije: DOT 3, DOT 4, DOT 5 i DOT 5.1. Većina tečnosti spada u klasifikaciju DOT 3, DOT 4 ili DOT 5.1. Sve te tečnosti su hidroskopne, što znači da upijaju vlagu iz vazduha. DOT 5 je kočiona tečnost koja nije hidroskopna, te se često koristi u vozilima koja stoje duže vreme, poput kolektorskih automobila ili vojnih vozila.
Hemijski sastav tečnosti takođe se menja sa različitim klasifikacijama. Tečnosti DOT 3 su nabazi glikol etra. Tečnosti DOT 4 su smeša glikol etra sa boratnim estrom. Tečnosti DOT 5.1 koriste boratni estar sa mešanim glikol etrom, dok su tečnosti DOT 5 na silikonskoj osnovi.
Federalni standardi bezbednosti motornih vozila (FMVSS) br. 116 definišu svojstva koja kočiona tečnost moraju zadovoljiti da bi bila svrstana u jednu od DOT klasifikacija.
Jedna od važnih karakteristika kočione tečnosti je tačka ključanja. Hidraulični sistemi se oslanjaju na nekompresibilnu tečnost koja prenosi silu. Tečnosti su uglavnom nestišljive dok su gasovi kompresibilni. Ako kočiona tečnost proključa (postane gas), izgubiće veći deo svoje sposobnosti prenosa sile. Ovo može delimično ili u potpunosti onemogućiti kočnice.
S toga, poželjno bi bilo da se povremeno proverava sadržaj vlage u kočionoj tečnosti, čiji sadržaj ne bi smeo da pređe 4%.
Preporuka proizvođača kočionih tečnosti da je maksimalni eksploatacioni period kočionih ulja 3 godine, nakon čega je potrebno izvršiti njihovu zamenu.
Na kraju važno je istaći, da je kočiona tečnost hidroskopna, što znači da upija vlagu iz vazduha. Voda u sistemu može biti problematična, što uzrokuje propadanje kočionog fluida. Pored toga, voda ima mnogo nižu tačku ključanja od kočione tečnosti. Budući da se tokom kočenja stvara ogromna količina toplote, kipuća voda u kočnim vodovima može dovesti do toga da vaše kočnice potpuno prestanu da rade. Zbog toga je redovno izvođenje kočionih radnji toliko važno.Uklanjanje svih starih, kontaminiranih tečnosti i zamena za sveže, čiste tekućine pomoći će da vaše kočnice i dalje pravilno funkcionišu.
Imajte u vid da je kočiona tečnost najtoksičnija od svih tečnosti koja se nalaze u vašem vozilu. Takođe, poseduje visoku agresivost pa može da dovede do oštećenja boje vašeg vozila.
Zvuči zapanjujuće, ali prema statističkim podacima, 35% vozača nikada nisu menjali kočioni fluid u svom vozilu.
Pravilni odabir kočione tečnosti, pravilna kontrola, održavanje i zamena su preduslovi za dobro funkcionisanje jednog od najbitnijih sistema vašeg vozila.
Autor:
sci. dipl. ing. Aleksandar Kekić,
Inženjer razvoja, primene i tehničke podrške, ADECO