Page 1

Personbilsteknik

Bromsar, kaross och chassi Fakta

Bromsar, kaross och chassi Sven Larsson Anders Ohlsson

Fakta

AVD. 5, 6, 7, 8 Bromsar, kaross och chassi – Fakta Avd. 5, 6, 7, 8,

Teknikutvecklingen inom fordonsbranschen går snabbt. Det innebär att en bra grundutbildning är en viktig faktor för att framgångsrikt kunna arbeta och utvecklas som fordonstekniker. Läromedelsserien Personbilsteknik, PbT, präglas av att den ger både teoretiska baskunskaper i och tillämpning av modern fordonsteknik. Läromedlet beskriver och förklarar tekniska grundbegrepp och principer samt konstruktionslösningar i fordonets olika system. Materialet kan användas både för grundutbildning och för vidareutbildning. PbT Bromsar, kaross och chassi är en av tre faktaböcker i serien PbT. De andra böckerna är: • PbT Elsystem, komponenter och nätverksteknik, avd. 3 • PbT Motor och kraftöverföring, avd. 2,4 Bromsar, kaross och chassi är ett omfattande ämnesområde. Bromstekniken byggs samman med allt fler säkerhets- och assistanssystem samt har utökats med elektromagnetisk broms i el- och hybridbilar. Fjädringssystem och styrinrättningar förfinas ständigt. Bilarna förses med allt fler, alltmer avancerade, aktiva säkerhetssystem. Karosser byggs lättare och med allt större krav på passiv säkerhet. Klimatsystem i el- och hybridbilar byggs samman med kylning av högvoltsbatteri och kraftelektroniska kretsar. Fordonsteknikers yrkeskunskap måste följa denna tekniska utveckling.

ISBN 978-91-40-69135-4

9

789140 691354

Avd. 5, 6, 7, 8


Innehåll 1 Personbilsbromsar introduktion Säkra arbeten i bromssystem Huvudkomponenter och teknikutveckling

Krav bromsarna måste uppfylla

7 7 7

8

Parkeringsbroms 9

Bromssträcka – stoppsträcka 9 Friktionsbroms 9 Manöverorgan 10 Kraftöverföring i bromssystem 10 Hydraulisk kraftöverföring Mekanisk kraftöverföring Varför hydraulik istället för pneumatik

Elektromagnetisk broms

10 10 11

11

Magnetiska krafter 12 Induktion 12

Bromsprovning

13

Bromsprovare 13 Fyrhjulsdrift 14 Bromsprov utan bromsprovare 15 Rörelsereserv 15

Bromsteknologi friktionsbromsar

16

Friktion 16 Krafter och friktionskoefficienten 16 Energiomvandling 17 Kraftförstärkning 18 Mekanisk kraftförstärkning 18 Hydraulisk kraftförstärkning 19 Ökad kraft ”kostar” rörelsesträcka 21 En svaghet med Pascals princip 21 Rörelseenergi 21

2 Bromsservo Vakuumservon drivs av tryckskillnader

23 23

Så här fungerar vakuumservon Vakuumservo i viloläge Vakuumservo i bromsläge

24 25 25

Vakuumservons konstruktion

26

Kontroll av vakuumservons funktion Backventilens funktion Aktiv vakuumservo

Svagt undertryck Motorer med överladdning

Eldrivna bromsservon

3 Huvudcylinder

26 27 27

27 28

29

30

Flera bromskretsar Tvåkrets huvudcylinder

30 30

Skada i primärkretsen Skada i sekundärkretsen Äldre huvudcylindrar

31 31 31

Tätningar i cylindern Inre läckage Yttre läckage Varning vid tryckskillnad

Bromsvätskebehållare

4 Bromsledningar – bromsvätska

Montering av bromsslangar Fukt tränger genom slangen

Bromsvätska Vätska – inte olja! Arbetsmiljö och miljöpåverkan Vatten i bromsvätskan

Byte av bromsvätska Luft i bromssystemet Metoder för luftning Täthetsprov

5 Hjulbromsar Bromsskivor Svarvning av bromsskivor Mätning av bromsskivor Fast ok Glidok Skivbromsens fantastiska kolvtätning Bromsbelägg har ett svettigt arbete Byte av belägg Bromspedalen ”går i botten”

39 39 40

40 41 41 43

44 44 45 46 47 48 48 49 50 51

Trumbromsar 51 Smörjning 51 Hjulcylinder 52 Trumbromsar har självverkan 52 Justeringsanordningar 53 Påskjutsbroms 54

Bromsfading

6 Säkerhets- och assistanssystem i bromssystem

54

56

Bromsslirning 57 Bromsverkan 57 Styrförmåga 57

ABS

58

Grundkonstruktion 58 Hjulsensorer 59 Styrenhet 61 Hydraulenhet 62

Så här fungerar ABS

62

Tryckökning 63 Tryckhållning 63 Trycksänkning 64 Två bromskretsar men fler reglerkanaler 65 Fyrkanalsystem med diagonaldelning 66 Fel i ABS 66

Säkerhetssystem utöver ABS

36

38

Bromsok 47

32 33 33

35

38 38

Skivbromsar 44

Äldre teknik mot bromsslirning

34

36 37

Bromsslangar 37

32

Två bromskretsar 35 Bromsrör 35 Kontroll av rostangrepp

Bromsrör av metervara Anslutning av bromsrör

Olika kolvarea Olika tryck

67 67 68

68

Stabilitetskontroll 68 Girmomentsbegränsning 70 Vältkontroll 71 Släpfordonsstabilisator 71 Autonom broms 72 Automatisk tryckhöjning 73


Bromsning i kurvor 73 Acceleration i kurvor 73 Bromsverkan på lösa underlag 74 Motorbromsbegränsning 74 Slirkontroll 74 Bromsskivstorkning 75 Rullningskontroll 76

7 Parkeringsbroms Mekanisk parkeringsbroms Kraftöverföring Parkeringsbroms kombinerad med trumbroms Parkeringsbroms kombinerad med skivbroms Parkeringsbroms med skivbromsbeläggen Justering av mekanisk parkeringsbroms

Elektromekanisk parkeringsbroms

77 78 79 79 80 80 81

81

8 Elektromagnetisk broms

83

Bromsteknikerna samverkar Mekaniskt frikopplad bromspedal ePedal, ett hastighetsreglage

85 86 86

9 Framvagnskonstruktion

87

Spindel 87 Länkar, armar och stag 87

Hjulspindel 87 Spindelaxel 88 Stel framaxel 88 Individuell hjulupphängning 89 Framhjulsupphängning med två länkarmar 89 Övre- och undre länkarmarna samverkar 90 Krafter i hjulupphängningen 91 Länkarmarnas infästning 91 Reaktionsstag 92 Krängningshämmare 92

Fjäderbensupphängning 93 Fjäderben på länkarm

93

Spindelleder 94 Kulleder 94 Byte av spindelleder 94 Glapp i spindelleder 95 Kontroll av bärande spindelleder – axiellt glapp 95 Kontroll av icke bärande spindelleder, radiellt glapp 98

Dubbla övre och undre länkarmar

10 Bakvagnskonstruktion

99

100

Krafter, spårvidd och hjulvinklar Stel bakaxel

101 102

Stel bakaxel på framhjulsdriven bil

103

Halvstel bakaxel Individuell hjulupphängning Bakåtriktade länkarmar Sidriktade länkarmar Multilink bakaxel

11 Styrinrättning

103 104 104 104 105

106

Ratt och styrstång 106 Styrväxel 107 Kuggstångsväxel 107

Styrleder 108 Låsning av muttrar

109

Servostyrning 109 Hydraulisk servostyrning 109 Styrventilen 110

Styrning 111 Ingen smuts och rätt hydraulvätska 112

Elhydraulisk styrservo Elektromekanisk styrservo

112 113

Drivning 113

Elmotordriven styrning

114

Parkeringspilot 114 Filhållningspilot 114

Variabel utväxling Mekanisk progressiv utväxling

12 Hjulvinklar och hjulinställning

115 115

116

Rullmotstånd 116

Hjullutning, camber Camber bakhjul

Spindeltappslutning KPI Axellutning, caster Caster bakhjul

117 117

117 118 118

Skränkning, toe

118

Toe bakhjul

119

Kurvtagningsvinkel 119 Styrradie 120 Thrustvinkel 120 Set back 121 Krypvinkel 121 Hjulinställning och mätning 121 Justeringsordning 122 Fyrhjulsmätning 122

Över- och understyrning

13 Fjädring

123

125

Fjädrad och ofjädrad vikt

125

Vikten av ofjädrad vikt

125

Fjädersvängning 126 Fjädertyper 126 Skruvfjäder 126 Torsionsfjädern 127 Bladfjäder 128 Gas, luft 128

Stötdämpare 129 Hydraulisk teleskopstötdämpare 129 Gastryckdämpare 129 Insatsdämpare för fjäderben 130 Test av stötdämpare 130 Följder av slitna stötdämpare 131 Byte av stötdämpare 132

Aktiva och halvaktiva fjädringssystem Aktiva fjädringssystem, luftfjädring Halvaktiva fjädringssystem

14 Hjul och däck Fälgar

132 133 137

138 139

Inpressningsdjup, offset 139 Fälgens navhål 140 Bultcirkel 140 Fälgens dimensioner och märkning 140 Typ av fälghorn 141 Fälgprofil 141 Byta fälgdiameter 141

Fastsättning 142 Åtdragningsmönster och åtdragningsmoment 143 Ska gängorna och de koniska ytorna smörjas? 143 Anliggningsytor 144 Kan hjul lossna? 144


Däck

144

Däck och miljö 145 Självbärande däck 145 Däckmönster 146 Slitage 147 Mönsterdjup och vattenplaning 148

Däckbeteckningar 148 Däck för lätta lastbilar C-däck Märkning av däck

150 150

Karossen byggs av delar 180 Förstärkningar 180

Karosserimått 181 Karosserimaterial 183 Återanvändning och återvinning 183 Stål 183 Aluminium 185 Plaster 186 Kompositer 187

Vinterdäck 152

Korrosion 188

Användning av vinterdäck 152 Mönsterdjup vid vinterväglag 152 Användningsperiod och väglag 152 Dubbdäck 153

Sammanfogningsmetoder 189

Lufttryck i däck

153

Värme skadar däck 154 Ventiler 154 Nitrogen, kvävgas 155 Tryck och belastningstal 155 Tryck och temperatur 155

Däcktrycksövervakning, TPMS Direkt TPMS Indirekt TPMS

155 156 157

Däckomläggning 158 Demontering 158 Montering 159

Hjulbalans 160 Balansering av hjul Balansering av hjul med lättmetallfälg Byta hjulposition

Lagning av punktering Laga från utsidan Laga från insidan

Lagring av däck Arbetsmiljö och däckarbete

160 161 162

163 163 163

164 165

Sättningstryck 165 Hanteringstryck 165 Pumpbur 165 Punkteringsspray 165 Tunga lyft 165

15 Lagringar och tätningar

166

Rullningslager 166 Rullkropp 166 Belastningsriktningar 167 Integrerad tätning och smörjning 167 Spårkullager 167 Vinkelkontaktkullager 168 Koniska rullager 168

Demontering och montering av lager Navlagerenhet, hub unit Navlagerenheter generation 1 Navlagerenheter generation 2 Navlagerenheter generation 3

169 169 169 170 170

Monteringstips 170 Byte av lagerenhet generation 1 170 Specialverktyg 173 Byte av koniska rullager 173

Tätningar 175

16 Karosskonstruktion

176

Säkerhet och funktion 176 Luftmotstånd 176 CW-värde 178

Självbärande kaross

179

Aluminium och stål

188

Punktsvetsning 189 MIG- och MAG-svetsning 190 TIG-svetsning 191 MIG-lödning 191 Plastsvetsning 192 Limning 193

Riktning av karosser

17 Karosseridelar

193

194

Dörrar 194 Tätningslister 195 Injustering av dörr 195 Dörrlås 196 Nyckellöst låssystem 197 Fönsterhissar 197

Backspeglar 198 Motorhuv 199 Takluckor 199 Panoramatak 200 Cabriolet 201

Skärmar 202 Kupéinredning 203 Stolar 203 Ljudisolering 204

Rutor

204

Härdat glas Laminerat glas Värmeslinga och antenn Lagning av stenskott Byte av vind- och bakrutor Så var det förr

204 204 205 206 207 208

Montering av draganordning

209

Registreringsbesiktning 209 Montering 210 Släpvagnskontakt 211 Inkoppling av släpvagnskontakt 212

18 Rostskydd och lack Rost, korrosion

213 213

Vad är korrosion? 213 Kontroll av rostskydd 216 Rostskyddsbehandling 217

Lack

218

Rengöring och fosfatering 218 Katalytisk grundlackering 219 Försegling 219 Stenskottsskydd 219 Fyllmassa 219 Täcklack 220 Hålrumsförsegling 220


19 Tvätt och rekonditionering

221

Arbetsmiljörisker 221

Tvättanläggningar 222 Miljökrav på tvättställen

222

Rengöringsmedel 223 Hantering och förvaring av kemikalier

224

Motortvätt 224 Tvättning 225 Avfettning 225 Påläggning av ett alkaliskt medel 225 Spolning 225 Tvätt av fälgar och däck 225 Flygrost 226 Tvättning och torkning 226

Lackrekonditionering 226 Lackens slits och skadas 226 Rekonditionering 227

Rekonditionering av strålkastarglas Invändig rekonditionering

20 Aktiv säkerhet Aktiv och passiv säkerhet Avancerad förarassistans, ADAS

Agerande aktiva säkerhetssystem

230 231

234 235 235

236

ABS 236 Autonom broms 236 Bromstryckshöjning 237 Bromsskivstorkning 237 Antisladdsystem 238 Antislirsystem 238 Filhållningspilot 239 Parkeringspilot 239 Adaptiv farthållare 239 Kökörningspilot 240 Aktivt belysningssystem 240 Alkolås 241

Stödjande aktiva säkerhetssystem

241

Bältespåminnare 241 Trötthetsvarning 241 Filhållningsvarning 242 Filbytesvarning, BLIS 242 Trafikmärkesinformation 242 Omgivningsvisning 243 Mörkerseende 243 Head up display 243 Navigation, GPS 244 Trafikinformation 244 Vattenavstötande glas 244

21 Passiv säkerhet Säker kaross

245 246

Krockprov 246 Deformationszoner 246 Säkerhetsbur 247 Kollapsdon 248 Polstring 249 Brand 249 Laminerade rutor 249

Stolar och huvudstöd

250

Whiplashskador 250

Bilbälte 252 Rullbältets funktion Bältets fästpunkter Adaptiva bilbälten

253 253 254

Bältesförsträckning 254 Vid kollision Vid kritiska situationer

254 255

Krockkuddar 256 Gasgenerator 256 Rattkrockkudde 257 Krockkudde passagerarsidan fram 257 Sidokrockkuddar 258 Knäskydd 259

Barnsäkerhet 260 ISOFIX 260 Avaktiverad krockkudde 260

Delarna i SRS samverkar Skydd för gångtrafikanter Service och reparationer i SRS

261 262 264

Felsökning med mätinstrument 264 Demontering 265 Montering 265 Lagkrav för pyroteknisk utrustning 265

Automatiskt nödsamtal, eCall

22 Klimatsystem

266

267

Värmetransport 267 Ledning 268 Strömning 268 Strålning 268

Värmeväxlare 269 Styrning av effekten från värmeväxlaren

269

Enklare klimatsystem 270 Luftkonditionering 270 Kompression och expansion 271 Förångning 272

AC – ett kylskåp i bilen

272

Arbete i AC-system 273 Felsökningsguide 277 Köldmedium 279 Regleringen av klimatsystemet 279

Klimatsystem i el- och hybridbilar Värmepump i elbilar

Kupéklimat och ventilation

280 280

282

Luftens väg inne i kupén 282 Ventilation 283 Ren luft 284

Bränsledrivna värmare

285

Parkeringsvärmare 286 Tillsatsvärmare 287

Register 288


1

Personbilsbromsar introduktion

Säkra arbeten i bromssystem Alla kan vi ibland göra fel eller helt enkelt ha för bråttom. Om ett slarvigt utfört jobb innebär att en kund kommer tillbaka och klagar så är det naturligtvis inte bra, men det går att rätta till. Att slarva eller göra fel när man utför arbeten i ett bromssystem kan innebära att bromsarna på fordonet inte fungerar på bästa sätt i en kritisk trafiksituation. Detta kan naturligtvis innebära helt andra och allvarligare följder än en missnöd kund. Hur ska man då undvika att göra fel? Först krävs goda allmänna kunskaper om hur bromsar fungerar, det som denna bok handlar om. Med tillräckliga baskunskaper kan du tolka och analysera olika fordonstillverkares dokumentation och information. För att veta hur du ska utföra arbetet behöver du information om det aktuella fordonet, det kan t.ex. gälla monteringsanvisningar eller inställningsvärden. Den här informationen får man genom att studera rätt och uppdaterad verkstadsinformation om det aktuella fordonet. Verkstadsinformationen fyller också en annan viktig funktion, den fungerar som en ”avprickningslista” så att du inte glömmer arbetsmoment. Därutöver måste du välja reservdelar som uppfyller de kvalitetskrav som fordonstillverkaren ställer.

Huvudkomponenter och teknikutveckling

De flesta hydrauliska bromssystem för friktionsbromsar har ungefär samma huvudkomponenter. Bromsservon förstärker kraften från pedalen ytterligare och för kraften vidare till huvudcylindern. Vakuumservo drivs med hjälp av undertryck, vanligen från motorns inloppsrör.

Bromsledningarna leder bromsvätskan fram och tillbaka mellan huvudcylindern och hjulbromsarna. De består av rör och slangar. Bromspedalen överför kraften från förarens fot till bromsservon. Samtidigt förstärker den kraften så att den blir flera gånger större. Styrenheten samlar information från flera sensorer och styr ABS-enheten. Hjulbromsarna omvandlar hydraultrycket till kraft som påverkar kolvar vid hjulen. Kraften används för att skapa friktionskraft vid bromsbeläggen.

Huvudcylindern omvandlar kraften från bromsservon till ett hydrauliskt tryck hos bromsvätskan. Trycket leds av säkerhetsskäl ut i två kretsar.

Ofta är hydraulenhet och styrenheten sammanbyggda. Därför används ofta ordet ABS-enhet för hela funktionen. ABS kan självständigt både öka och minska bromstrycket vid varje hjul.

7


När de första bilarna började att rulla på vägarna, i slutet av 1800-talet, ställdes mycket små krav på bromsarna. Många ansåg då att det inte skulle bli några större svårigheter att bromsa i framtiden heller eftersom bilarna aldrig skulle kunna köras fortare än ca 30 km/h. Detta på grund av att människans kropp inte skulle klara av högre hastigheter än så. Bromsarna är nu det system som det ställs störst krav på när det gäller säker funktion i alla lägen och det är inte så konstigt. Om motorerna i dagens standardbilar hade lika stor effekt som bromsarna så skulle de accelerera ungefär lika bra som de snabbaste sportbilar som finns att köpa. Det betyder en acceleration från 0 till 100 km/h på cirka 4 sekunder. Bromssystemet på en bil har två huvuduppgifter. • Färdbromsen används för att kunna minska hastigheten och stanna fordonet. • Parkeringsbromsen används för att hindra att fordonet kommer i rullning när föraren slutar att använda färdbromsen, exempelvis vid parkering. Men den som lärt sig att köra bil vet att den också används vid andra tillfällen, som vid start i backe. Och i värsta fall även som nödbroms.

Krav bromsarna måste uppfylla Trafikverket utfärdar föreskrifter om fordon, ofta med stöd av EU-direktiv. I författningssamlingens kapitel 12 om bromsar finns ca 100 paragrafer. Ett av de krav som Trafikverket ställer på färdbromsarna för lätta fordon lyder kortfattat så här: För fordon med en totalvikt upp till 3 500 kg gäller att minsta värde för retardation är 5,8 m/s2 om utgångshastigheten är 80 km/h. Den kraft som behövs på bromspedalen ska inte vara större än 490 N. Fordonet ska hålla sin kurs, inte dra snett. Hastighet 22,2 m/s = 80 km/h

20

Acceleration 0 till 22,2 m/s på 10 sekunder

Retardation 22,2 till 0 m/s på 3,8 sekunder

10 0 1

2

3

Acceleration Från 0 m/s till 22,2 m/s på 10 s

4

5

6

7

8

Acceleration medelvärde 22,2 ≈ 2,22 m/s2 10

9

10

11

12

13

Retardation Från 22,2 m/s till 0 m/s på 3,8 s

14 15 Sekunder Retardation medelvärde 22,2 ≈ 5,8 m/s2 3,8

Enheten m/s2 används både för acceleration och för retardation. Om du tycker det är svårt att förstå vad enheten innebär kan det vara bra att se på bilden. Där ser du en bil som accelererar från stillastående till hastigheten 22,2 m/s, 80 km/h, på tio sekunder. Om accelerationen är jämn under alla tio sekunderna så betyder det att hastigheten ökar med 2,22 m/s under varje sekund klockan tickar framåt, under hela accelerationen. Medelaccelerationen är alltså 2,22 m/s2. Bilen bromsas sedan från hastigheten 22,2 m/s till stillastående på 3,8 sekunder. Hur stor har då retardationen varit? På samma sätt som för accelerationen kan vi räkna ut hur mycket hastigheten har minskat för varje sekund av inbromsningen. Hastigheten 22,2 m/s minskar till noll på 3,8 sekunder, det betyder att hastigheten har minskat med ca 5,8 m/s per sekund. Medelretardationen är alltså 22,2 dividerat med 3,8 vilket ger ca 5,8 m/s2.

8


Parkeringsbroms

Här handlar det inte om att minska hastigheten, därför kan man inte använda retardation för att ange kraven på parkeringsbromsen. Parkeringsbromsen ska kunna hindra att bilen kommer i rullning på sluttande mark även om föraren lämnar fordonet. Kraven på parkeringsbromsar är bland andra följande. Fordonet får inte komma i rullning Om vägen stiger 16 m på en sträcka av vid en lutning på upp till 16 %, i 100 m blir lutningen i procent: med- eller motlut och fordonet lastat 100 m 16 = 0,16 = 16 % till totalvikt. Den kraft som behövs på 100 handreglaget får vara högst 16 m 392 N, för fordon med totalvikt upp till 3 500 kg. Är parkeringsbromsen fotmanövrerad får nödvändig pedalkraft Ett exempel på 16 % lutning. Höjden är 16 % av lutningsplanets längd. Denna lutning uppgå till högst 490 N. motsvarar en bromskraft som är 16 % av bilens tyngdkraft.

Bromssträcka – stoppsträcka Bromssträckan är den sträcka fordonet förflyttar sig från det att själva bromsningen påbörjats till fordonet står still. I stoppsträckan ingår den totala sträckan fordonet färdas från och med det att hindret upptäcks till fordonet står still. Stoppsträckan beror på förarens reaktionstid, bromsarnas kondition och väglaget. Under bromsningen får inget hjul låsas eftersom det ger sämre bromsverkan och styrförmåga. Hur lång reaktionssträckan blir beror på förarens reaktionstid, vilken naturligtvis är olika från person till person. Vid 70 km/h är en genomsnittlig reaktionssträcka ca 19 meter. Vid 90 km/h ökar reaktionssträckan till 25 meter. Längden på bromssträckan är direkt beroende på friktionen mellan däck och vägbana samt den rörelseenergi fordonet har. Vi bortser då från friktionen mellan belägg och bromsskiva eftersom den mycket sällan har någon praktisk betydelse. Rörelseenergin beror på bilens tyngd samt hastigheten. Dubbleras hastigheten ökar rörelseenergin hela fyra gånger vilket innebär fyra Reaktionssträcka Ansättning – Tryckuppbyggnad – Bromsning gånger så lång bromssträcka. Stoppsträcka

Friktionsbroms Friktion är ett viktigt begrepp i bromssystemens funktion. Friktion finns mellan alla ytor som är i kontakt med varandra. Friktion motverkar att ytorna kan glida på varandra. Man kan säga att friktionskoefficienten, friktionstalet, beskriver hur ”halt” det är mellan två ytor. Liten friktion betyder att det är mycket ”halt”. Man vill ha så liten friktion som möjligt i lagringar exempelvis i motorer och i kraftöverföringen, men vid en kraftig bromsning vill man ha stor friktion Vid en inbromsning trycks bromsbeläggen mot bromsskivorna eller bromstrummorna. Friktionen mellan beläggen och bromsskivorna bromsar hjulens rotation. Den kraft som motverkar rotationen kallas friktionskraft och finns alltid med när friktion motverkar någon typ av rörelse. Hur stor friktionskraften blir i varje ögonblick, bestäms i huvudsak av två faktorer. • Friktionstalet, friktionskoefficienten. Storleken på friktionstalet bestäms vid valet av bromsbelägg och bromsskiva. • Kraften som pressar bromsbeläggen mot bromsskivan. Den kraften beror på hur hårt föraren pressar ner bromspedalen. Eller hur hårt olika assistanssystem hjälper föraren att bromsa.

För att kunna bromsa behövs friktion på två ställen.

9


Manöverorgan Färdbromsen hos personbilar manövreras med en pedal. Föraren anpassar den kraft pedalen trycks ned med beroende på hur hård inbromsning som är lämplig. Men hur hårt man än trampar så skulle man aldrig få stopp på bilen om inte kraften på pedalen förstärktes. Kraften behöver förstärkas hundratals gånger för att den kraft som pressar bromsbeläggen mot skiva eller trumma ska bli tillräcklig för en hård inbromsning. Mer om detta i avsnittet Bromsteknologi. Mekaniska parkeringsbromsar manövreras med spak eller pedal. Även här måste den kraft föraren påverkar reglaget med förstärkas. Oftast görs kraftförstärkningen med hävarmar. Elektriskt drivna parkeringsbromsar manövreras med någon typ av strömställare. När den påverkas ansätts parkeringsbromsen med en eller flera elmotorer.

Kraftöverföring i bromssystem Den kraft föraren påverkar manöverorganen med ska överföras till hjulbromsarna. Hos personbilar sker det på två olika sätt, ett för färdbromsen och ett annat för parkeringsbromsen.

Hydraulisk kraftöverföring

I det hydrauliska bromssystemet utnyttjas Pascals princip, som kortfattat lyder: I ett slutet utrymme helt fyllt med vätska, blir trycket lika stort överallt i hela utrymmet. ”Utrymmet” i detta fall är bromssystemets cylindrar och ledningar, men utrymmets form spelar ingen roll. I praktiken betyder det att om ett tryck skapas i huvudcylindern så kommer samma tryck att finnas i hela bromssystemet. Det vill säga att samma tryck råder i samtliga ledningar, bromscylindrar m.m. Förutsatt att systemet inte har några tryckbegränsningsventiler, men sådana finns bara på mycket gamla fordon.

Mekanisk kraftöverföring

I bilens barndom användes mekanisk kraftöverföring även till färdbromsar. Men när man började tillverka bilar där alla fyra hjulen hade bromsar visade det sig vara näst intill omöjligt att få alla hjulen att börja bromsa samtidigt och bromsa jämnt. Numera används mekanisk kraftöverföring enbart för parkeringsbromsar. Kraften överförs från spak eller fotreglage genom hävarmar, stag, länkar och vajrar till hjulens friktionsanordningar.

Vid mekanisk kraftöverföring överförs kraften med vajer eller stag Vid hydraulisk kraftöverföring överförs kraften med trycksatt vätska Vid hydraulisk kraftöverföring används vätska för att överföra kraft. Vid mekanisk kraftöverföring överförs kraften med vajer eller stag

10


Varför hydraulik istället för pneumatik

Ett hydraulsystem måste vara helt fyllt med vätska, ingen luft får finnas i systemet. Anledningen till att all luft måste bort är att luft går att komprimera. Vätska däremot går inte att komprimera, men luftblåsor ”fjädrar” och det blir nästan omöjligt att bromsa. Om det finns tillräcklig mängd luft i ett hydrauliskt bromssystem kan man inte nå det höga tryck som krävs för en normal bromsverkan. Varför kan pneumatiska bromsar använda luft i systemet, när luft saboterar funktionen i hydrauliska bromssystem? Det kan verka märkligt när vi vet att pneumatiska bromssystem används på tunga fordon. I pneumatiska bromssystem på tunga fordon finns en kompressor som komprimerar luft till trycktankar. Här ”lagras” energi som tryck tack vare att luft kan komprimeras. När föraren bromsar leds detta tryck ut till pneumatiska cylindrar vid hjulbromsarna. Trycket är endast ca en tiondel av det tryck som används i ett hydrauliskt bromssystem. För att kompensera det lägre trycket används cylindrar vid hjulen med mycket stor area, därför blir kraften som pressar bromsbeläggen mot bromstrumman tillräcklig. Den kraft en kolv i en cylinder kan utveckla, både i hydrauliska och pneumatiska system, är beroende av det rådande trycket och den kolvarea trycket verkar mot.

Luft går att komprimera, trycka samman till en mindre volym. Den energi som krävs för komprimeringen ”lagras”, gasen strävar efter att expandera tillbaka. Därför kan luft användas i fjädringsfunktioner och ”tryckenergi” som lagras i trycktankar.

Elektromagnetisk broms Elektromagnetisk broms används främst i el- och hybridbilar som har elektriska drivmotorer. I el- och hybridbilar används trefas växelströmsmotorer, elmaskiner, som matas av högvoltsbatteriet via en växelriktare som både omvandlar likspänning till växelspänning, men också skapar tre olika växelspänningar som är fasförskjutna. Precis som den vi använder i vårt elkraftsystem och fastigheter. Eftersom motorn även används som generator använder vi ordet elmaskin. I el- och hybridbilar används två olika typer av elmaskiner, båda har en fast stator med lindningar uppdelade för de tre faserna. Det som skiljer elmaskinerna åt är ett den ena typen, synkronmaskinen, har en permanentmagnetiserad rotor, medan rotorn i den andra, asynkronmaskinen, har en rotorbur av ett ledande material, ofta koppar. Båda typerna kan användas för att bromsa bilen. Bromsfunktionen bygger på två fysikaliska fenomen: magnetism och induktion. Här beskriver vi endast principen för hur en elmaskin med permanentmagnetiserad rotor kan användas för att bromsa bilen.

11


Magnetiska krafter

Magneter och magnetiska fält har två poler. Poler med samma polaritet stöter bort varandra och poler med olika polaritet dras till varandra. I en trefasig elmaskin skapas i statorn ett roterande magnetfält. Den permanentmagnetiserade rotorns poler reagerar på det fältet och drivs runt av det. Rotorn är förbunden med bilens kraftöverföring och driver bilen. Hur snabbt magnetfältet roterar i statorn styrs via kraftelektronik av en styrenhet. Om varvtalet på magnetfältet i statorn styrs så att det roterar långsammaren än rotorn kommer rotorn och därmed bilen att bromsas. Elmaskinen fungerar fortfarande som en motor, fortfarande roterar ett magnetfält i statorn. Man kan likna funktionen med motorbromsning. Roterande magnetfält i elmaskinens stator

Permanentmagnetiserad rotor förbunden via kraftöverföringen med drivhjulen

När magnetfältet i statorn roterar långsammare än rotorn bromsas den

S

N

AC

Bromskraft

Induktion

När statorns lindningar inte längre matas med en trefasström är de inte längre elektromagneter, de är som vilka lindningar, spolar som helst. Men den permanentmagnetiserade rotorn har ett magnetfält som sträcker sig in i statorns lindningar. Rotorn är kopplad till drivhjulen. Vid en bromsning kan rörelseenergin hos bilen, via drivhjulen driva runt rotorn. När dess roterande magnetfält skär statorns lindningar induceras en spänning i lindningarna som driver en ström i ledningarna. Den strömmen kan användas för att ladda bilens batteri. Men strömmen som induceras i statorns lindningar skapar i sin tur ett eget magnetfält där som har motsatt riktning mot det fält som inducerade spänningen. Kombinationen av fälten ger rotorn ett ”motstånd” som används för att bromsa bilen. Desto högre ström som tas ut ur lindningarna desto tyngre är det att dra runt rotorn. Rotorns magnetfält sträcker sig utanför den fysiska rotorn in i statorns lindningar

När rotorns fält skär statorns lindningar induceras en EMK, en spänning

Rotorn drivs av drivhjulen. Den kraft som behövs för att driva induktionen bromsar drivhjulen AC

12


Bromsprovning Man kan säga att ett fordons maximala bromsförmåga bestäms av den ”svagaste länken” av dessa två faktorer: • Väglaget, alltså friktionskraften mellan samtliga däck och vägbanan. • Bromssystemets retardationsförmåga som är friktionskrafterna vid samtliga bromsbelägg. I praktiken ute i trafiken är det, i de allra flesta fall, friktionen mellan däck och vägbana som bestämmer bromsförmågan, retardationsförmågan. När man gör ett bromsprov finns i regel bästa möjliga friktionskraft mellan däck och bromsprovarens rullar, därför är det som mäts vid ett bromsprov bromssystemets retardationsförmåga. Alltså friktionskraften mellan samtliga bromsbelägg och friktionsytor på bromsskivor och i bromstrummor.

Bromsprovare

En bromsprovare är en anordning som roterar hjulen på samma axel samtidigt som man sitter på förarplatsen och bromsar hjulen. Med en bromsprovare kan man mäta flera viktiga funktioner i bromssystemet. Det är vanligt att nyare bromsprovare är kopplade till en dator med analysprogram. Med hjälp av datorn kan man lagra information från testet, och visa resultatet med hjälp av tabeller och diagram. Här följer en kort beskrivning av de viktigaste testerna som man kan göra med en bromsprovare. Med en bromsprovare kan du få en utförlig analys av både färd- och parkeringsbromsens funktion. Bild Robert Bosch.

Bromskraft Bromskraft för höger och vänster hjul presenteras under hela mätförloppet i kilonewton, kN. Om ett hjul skulle låsas under provet stoppas rullarna automatiskt så att inte däcket slits i onödan samtidigt som mätvärdena fryses. Differens Differens är skillnaden i bromskraft mellan höger och vänster hjul på samma axel. Differensen presenteras som skillnaden mellan bästa och sämsta bromskraft jämfört med bästa bromskraft. Mätvärdet visar alltså hur många procent hjulet med den sämre bromsförmågan avviker från hjulet med den bättre bromsförmågan. Vid en kontrollbesiktning tillåts en maximal differens på 30 %. Under förutsättning att bilen inte drar snett vid inbromsning på väg.

Exempel Bromskraften på vänster hjul är 2 200 N och bromskraften på höger hjul är 2 000 N. Skillnaden i bromskraft är 2 200 - 2 000 = 200 N 200 = 0,09 = 9 % Vi jämför denna skillnad i bromskraft med det bästa värdet: 2 200

13


Rullmotstånd Ett visst rullmotstånd finns alltid mellan väg och däck och i t.ex. hjullager. Men ett onormalt stort rullmotstånd kan bero på att beläggen ligger an och ständigt bromsar lite. Om så är fallet kan detta orsaka ett onormalt slitage på både bromsdetaljer och däck. Dessutom kan bromsarna bli överhettade. Ovalitet Genom att hålla en konstant men lätt press, kraft, på pedalen under bromsprovet så kan man upptäcka om bromstrummor har blivit ovala eller om bromsskivor blivit skeva och kastar i sidled. Bromsverkan blir då ”pulserande”. Tröghet Genom att göra några snabba ansättningar kan man upptäcka om det finns en onormal tröghet i bromsystemet. Bromskraften ska öka och minska helt utan fördröjning i ett felfritt bromssystem Vägning Vissa bromsprovare kan vara utrustade med en våg som visar vikten på de hjul som provas.

Fyrhjulsdrift

Fyrhjulsdrift för ut drivkraften till alla drivhjul, vilket är positivt för framdrivningen av fordonet. Men ett problem som visar sig vid bromsprovningen är att även bromskrafter kan överföras mellan hjul och drivaxlar. Detta gör att ett hjul som helt saknar broms, vid ett bromsprov ändå kan visa ett felfritt resultat. För att testa bilar med fyrhjulsdrift med en bromsprovare måste den vara konstruerad för detta. Det gäller inte om fyrhjulsdriften går att koppla ur eftersom bilen då blir tvåhjulsdriven. Men har bilen permanent fyrhjulsdrift, eller om fyrhjulsdriften kopplas in automatiskt måste hjulen på fram- och bakaxel kunna rotera med samma varvtal under bromsprovet. Inga bromskrafter får överföras genom drivaxlar eller differentialer. En metod för att i viss mån uppfylla det kravet är att bromsprovaren har frigångsrullar för de hjul som inte provas. Men det uppstår ändå viss överföring eftersom även hjulen på de frigående rullarna bromsas av färdbromsen eftersom den verkar på alla hjul. Men det finns även en annan bättre metod. En bromsprovare som kör vänster och höger hjul med motsatt rotationsriktning, med exakt samma varvtal, under bromsprovet. Medelvärdet på hjulhastigheten blir då noll, på detta sätt kan hjulen på den axel som inte provas stå stilla utan problem med kopplingen mellan axlarna.

Frigående rullar Bromsprovare

14

En metod för att bromsprova fyrhjulsdriva bilar är att bromsprovaren har frigångsrullar för de hjul som inte provas. Men denna metod har sina brister eftersom man bromsar alla hjulen samtidigt vid testet.


För att detta ska fungera till 100 % måste varvtalsregleringen av det hjul som inte provas vara mycket exakt. Vilket innebär att bromsprovaren kompenserar för skillnader i hjulomkrets, d.v.s. olika däckdimensioner, slitage, lufttryck m.m. Man utnyttjar slutväxlarnas kuggflankspel för att kontrollera att inga bromskrafter överförs mellan hjulen. Själva mätningen av bromskraften görs på ett hjul i taget när det roterar framåt. För att kunna jämföra bromsverkan på hjulen på samma axel mäter man kraften pedalen pressas ned med och ser till att den är lika stor när man testar hjulen på vänster respektive höger sida.

Bromsprov utan bromsprovare

Färdbromsen kan inte provas inne i en verkstad utan en bromsprovare. Däremot kan man prova om bromsbeläggen ligger an när bromsen inte är ansatt. Detta görs enkelt genom att man bromsar den stillastående bilen mycket hårt, släpper bromsen och sedan känner efter om alla hjulen roterar lätt. Om bromsen ligger an efter en bromsning tyder det på att något kärvar och behöver repareras. Man kan få en uppfattning om det finns en differens, alltså ojämn genom att provköra bilen. Med några kraftiga inbromsningar försöker man känna om det finns några tendenser till att bilden ”drar snett”. Ett sådant inbromsningsprov kan ge en viss uppfattning om färdbromsarnas funktion, men inte alls med samma noggrannhet som ett test med en bromsprovare. Parkeringsbromsen kan i någon mån provas på en upphissad bil. Parkeringsbromsen ska då dras åt ett hack i taget samtidigt som bromsverkan vid hjulen kontrolleras för hand. Vid denna kontroll bör båda hjulen börja bromsa samtidigt och dessutom låsas helt vid samma ”hack”. Utöver denna test kan bilen provas i en backe, ca 16 procents lutning. Står bilen still utan att rulla så finns det hopp om att parkeringsbromsen fungerar tillfredsställande.

Rörelsereserv

För både bromspedal och parkeringsbromsspak gäller att minst en fjärdedel av hela slaget, den möjliga rörelsesträckan, måste finnas kvar när bromsen är fullt ansatt. Man kan se det som en rörelsereserv. Detta prov görs när fordonet står still.

1/4

3/4

Möjlig slaglängd Minst en fjärdedel av hela slaget ska vara outnyttjat som en rörelsereserv vid full bromsverkan.

15


Bromsteknologi friktionsbromsar Man kan förstå grundprinciperna för hur ett hydrauliskt bromssystem fungerar utan att tränga in i den fysik som ligger till grund för hur bromssystemet är konstruerat. Men för dig som vill veta mer om teknologin kommer här några avsnitt om friktion, energiomvandling, tryck och kraftförstärkning.

Friktion

Vanliga hjulbromsar använder som nämnts friktion för att fungera, här följer en kort grundläggande beskrivning av fenomenet friktion. Det finns tre former av friktion: Vilofriktion, glidfriktion och rullfriktion.

Vilofriktion råder mellan ytor som inte rör sig i förhållande till varandra, d.v.s. innan klossen på bilden nedan börjat glida mot underlaget. Detta är den friktionsform som ger den största friktionen. Vilofriktion råder mellan däck och vägbana så länge hjulet roterar normalt den så kallade bromsslirningen är då 0 %. Glidfriktion, kallas även rörelsefriktion, råder när klossen på bilden börjat glida mot underlaget. Glidfriktionen är något mindre än vilofriktionen för samma objekt. När man bromsar så hårt att hjulen låses råder glidfriktion mellan däck och vägbana. Om hjulen är helt låsta är bromsslirningen 100 %. Skillnaden mellan vilo- och glidfriktion är en av orsakerna till att vi använder ABS vars funktion förhindrar att hjulen låses. Bäst för bromsförmågan är om man kan behålla vilofriktion mellan däck och vägbana. Det ger kortast möjliga bromssträcka och dessutom bästa möjliga styrförmåga. Om framhjulen låses Ett exempel på glidfriktion. Om du gör försöket med fjädervågen förlorar man styrförmågan helt. och klossen kommer friktionen att vara något mindre när klossen väl kommit i rörelse. Rullfriktion får man t.ex. genom att placera klossen på bilden ovan på rullar. Rullfriktion är den friktionsform som gör minst motstånd, den förekommer t.ex. i kullager.

Fakta Helt låsta hjul ger en bromsslirning på 100 %. När hjulen rullar normalt på vägbanan är bromsslirningen 0 %

Krafter och friktionskoefficienten

Klossen på bilden pressas mot underlaget av tyngdkraften. Underlaget måste utöva en exakt lika stor motkraft, normalkraft. När vi försiktigt börjar dra i fjädervågen på bilden ser vi att dragkraften ökar långsamt utan att klossen flyttar sig, det måste finnas en kraft som motverkar rörelsen. Om vi fortsätter att öka dragkraften så att klossen börjar glida mot underlaget ser vi att dragkraften inte ökar mer, den är i själva verket något mindre än just före det ögonblick klossen börjar glida. När klossen glider är den kraft som behövs för att dra klossen framåt exakt lika stor som den friktionskraft som bromsar rörelsen. Genom att läsa av fjädervågen får vi alltså veta friktionskraftens storlek. Ett mått på hur stor friktion som råder mellan två ytor kallas friktionskoefficient och betecknas µ. Man beräknar friktionskoefficienten genom att dividera friktionskraften Ff med den kraft som pressar samman ytorna F. Man kan säga att friktionskoefficienten beskriver hur ”halt” det är mellan ytorna. En liten friktion, liten friktionskoefficient, innebär att det är mycket halt mellan ytorna. En stor friktion, stor friktionskoefficient, betyder att det inte är halt mellan ytorna.

16


Om vi tillämpar exemplet med fjädervågen och klossen på en hjulbroms motsvaras tyngdkraften av den kraft bromskolven utvecklar som pressar beläggen mot bromsskiva eller bromstrumma. Var hittar vi dragkraften och friktionskraften? Om vi säger att den kraft som bromsar hjulet är friktionskraften måste den balanseras av en lika stor kraft, annars hade bromsoket dragits med i rotationen. Motkraften utvecklas där bromsoket är fast monterat i hjulupphängningen.

Tyngdkraft F

Friktionskraft Ff

Dragkraft F

Exempel F µ= f F μ = Friktionskoefficient Ff = Friktionskraft F = Påverkanskraft Kraften F som pressar bromsbeläggen mot bromsskivan är 3 000 N. Friktionskoefficienten μ är 0,45. Hur stor blir friktionskraften? Ff - F · µ Ff - 3 000 · 0,45 Ff = 1 350 N

Bromskraft, friktionskraft Hjulets rotationsriktning vid inbromsning Motkraft Okets infästning

F Påverkanskraft

F

µ Friktionskoefficent

Kraften F som pressar bromsbeläggen mot bromsskivan är 2 500 N. Friktionskraften är 900 N. Hur stor är friktionskoefficienten? F µ= f F 900 µ= 2 500 µ = 0,36

Ff Friktionskraft

Energiomvandling

I många sammanhang hör man talas om energiförbrukning, trots att energi inte går att förbruka eller förstöra. Det som egentligen sker när vi säger att energi förbrukas är att energin omvandlas från en form till en annan. När det gäller fordon med förbränningsmotorer så tankar vi kemisk energi, bränsle, som vid förbränningen övergår till värmeenergi. En del av den värmeenergin omvandlas av kolvarna i motorn till den rörelseenergi som driver fordonet. När vi bromsar övergår rörelseenergin på nytt till värmeenergi. Bromsarna har stor effekt, det vill säga att de kan omvandla stor mängd energi på kort tid. Därför måste de vara utformade och dimensionerade för att kunna avleda värmeenergin till den omgivande luften så effektivt som möjligt. Om värmen inte avleds leder detta till överhettade bromsar. Överhettade bromsar kan leda till att friktionen mellan belägg och bromsskiva, bromstrumma, blir så liten att bromsverkan i praktiken försvinner, så kallad fading. Bromsarna omvandlar som nämnts stora energimängder. Det blir allt vanligare att den energin tas till vara med så kallad rekuperation. Man låter hjulens drivaxlar driva en generator vid bromsningen och den genererade elenergin lagras i en ackumulator, ett batteri.

Den rörelseenergi som bromsas övergår till värmeenergi.

17


Kraftförstärkning

Som tidigare nämnts är inte den kraft som föraren förmår påverka bromsreglagen med tillräcklig för att bromsa fordonet, den kraften måste förstärkas. Man använder både mekanisk kraftförstärkning, hävarmar, och hydraulisk kraftförstärkning, dessutom används på personbilar en bromsservo som ger ett stort tillskott av kraft. Bromsservon beskrivs i ett eget avsnitt i boken.

Mekanisk kraftförstärkning

Med en enkel hävstång förstärks den kraft man pressar ner bromspedalen med. Likaså den kraft man drar upp reglaget för parkeringsbromsen med.

l2 F2

l1

F1 l1 F1 l2

F2

Exempel Pedalens längd l1 till vridpunkten är 360 mm Längden l2 till vridpunkten är 60 mm Kraften F1 som pressar ned pedalen är 100 N Förstärkningen kan beräknas med följande formel: F1 · l1 = F2 · l2 F1 · l1 F2 = l2 100 · 0,36 F2 = 0,06

l2 = 60 mm F2 = 600 N

l1 = 360 mm F1 = 100 N

F2 = 600 N Reglagets längd l1 till vridpunkten är 480 mm Längden l2 till vridpunkten är 60 mm Kraften F1 som drar upp reglaget är 100 N F1 · l1 = F2 · l2 F1 · l1 F2 = l2 100 · 0,48 F2 = 0,06 F2 = 800 N

18

l1 = 480 mm F1 = 100 N

l2 = 60 mm

F2 = 800 N


Hydraulisk kraftförstärkning

Hydrauliken bygger på några viktiga faktorer: • Vätska kan inte komprimeras • Pascals princip Pascals princip innebär att: ”Ett tryck som utövas i någon del av en vätska i vila överförs utan förlust till alla delar av vätskan”. Det innebär att det tryck som byggs upp i huvudbromscylindern verkar samtidigt mot alla ytor i systemet. Ett tryck är en kraft som, jämnt fördelad, verkar på en area. Enligt det internationella måttsystemet SI anges kraft i enheten newton och area i enheten kvadratmeter. Tryckenheten pascal är den kraft, i newton, som verkar på en area av en kvadratmeter. Enheten newton skrivs som N och enheten pascal skrivs Pa. En pascal är ett litet tryck och i hydraulsystem är trycket ofta mycket större. För att kunna använda färre siffror används ofta prefixen kilo och mega tillsammans med enheten Pa. Trycket i hydraulsystemet vid en hård inbromsning kan vara cirka 7 000 000 Pa. Detta kan skrivas som kilopascal: 7 000 kPa, eller som megapascal: 7 MPa. Bar är en annan tryckenhet som används ganska ofta, speciellt i äldre litteratur. En bar är 10 newton per Fakta kvadratcentimeter. Gemensamt för alla tryckenheter är att de Enheten pascal skrivs Pa beskriver en bestämd kraft som verkar på en bestämd area. Enheten newton skrivs N Bilden här nedan visar ett förenklat hydraulsystem. En kraft pressar direkt på en kolv som då bygger upp ett tryck i Prefixet kilo betyder tusen och skrivs k systemet. Trycket som byggs upp beror på kraften och kolvens Prefixet mega betyder miljon och skrivs M area, i fallet på bilden 2 MPa. Eftersom trycket alltid är lika i 1 000 000 Pa = 1 000 kPa = 1 MPa hela systemet verkar nu 2 MPa på den andra kolven som har fyra gånger så stor area. Det innebär att den kolven utvecklar 1 bar = 100 000 Pa = 100 kPa = 0,1 MPa en kraft på 800 N. 1 MPa = 10 bar Om båda kolvarna har samma diameter och därmed area, skulle vi inte få någon kraftförstärkning. Vilket visas på den nedre bilden.

Kraft in

100 mm2 400 mm2

Kraft in

100 mm2

100 mm2

19


Lämpliga enheter Enligt det internationella måttsystemet SI används m2 för area och Pa för tryck. Om man skulle använda m2 blir det mycket ”små tal” för kolvarnas area. Det kan ibland vara enklare att ange area i mm2, men då ska du vara medveten om att enheten trycket beräknas i är megapascal, MPa.

Exempel Det förenklade hydraulsystemet på bilden har en kolv A som skapar ett tryck i systemet. Vidare finns fyra kolvar som påverkas av detta tryck. De båda kolvarna B har större area än kolv A. Kolvarna C har samma area som kolv A. Kolv A har en area på 100 mm2 Kolvarna B har en area på 400 mm2 Kolvarna C har en area på 100 mm2

Fakta Kraft N Tryck Pa = Area m2 Kraft N Tryck MPa = Area mm2 Kraft N Tryck bar = · 10 Area mm2

Kraft in 200 N A

Kraft ut 800 N

Kraft ut 800 N

Kraft ut 200 N

Kraft ut 200 N

B

B

C

C

Trycket blir 2 000 000 Pa = 2 MPa överallt i systemet

Trycket som byggs upp i systemet beror på kraften kolven A pressas in med samt dess area. F 200 p= = = 2 MPa A 100 Trycket 2 MPa finns nu i hela hydraulsystemet och verkar mot samtliga ytor. Kraften som kolvarna B kan utveckla beror på deras area, alltså hur stor area trycket 2 MPa verkar mot. F = p · A = 2 · 400 = 800 N Kolvarna B utvecklar en kraft på 800 N vardera. Hur stor kraft kan kolvarna C utveckla? F = p · A = 2 · 100 = 200 N Kolvarna C har samma diameter och därmed area som kolven A. Därmed förstärks inte den ingående kraften på 200 N.

20


Ökad kraft ”kostar” rörelsesträcka

Genom att välja areor på kolvar för ingående och utgående kraft i ett hydraulsystem kan man få vilken kraftförstärkning som helst i ett hydrauliskt system. Men det sker inte gratis! Det som vinns i kraft förloras i rörelsesträcka. Vi tittar på samma exempel som tidigare. Kolvarna A1 och A2 i övre bilden har samma diameter och därmed samma area. När A1 rör sig åt höger rör sig A2 samma sträcka. I detta fall finns ingen kraftförstärkning. När kolv B1 i den undre bilden rör sig samma sträcka som A1 kommer B2 att röra sig en kortare sträcka än A2. Däremot kommer B2 att utveckla en mycket större kraft. Det innebär att om man skulle byta ut cylindrarna vid hjulbromsarna till andra med större kolvdiameter, för att få större kraft där, så skulle pedalen behöva tryckas ner en längre sträcka. Det som vinns i kraft förloras i rörelsesträcka. Start

Rörelse obelastad

A1

Start A2

B2 B1

En svaghet med Pascals princip

Som du kanske redan insett leder Pascals princip i bromsarnas hydraulsystem till en allvarlig svaghet. Om det uppstår en skada någonstans i systemet och trycket försvinner så blir även resten av systemet trycklöst. Därför delas bromssystemet i två av varandra oberoende separata kretsar.

Rörelseenergi

När ett föremål, exempelvis en bil, är i rörelse har den rörelseenergi. Att rörelseenergin kan vara stor visas tydligt när en bil kör in i ett annat mycket större föremål, exempelvis en bergvägg. Bilens rörelseenergi kan då på mycket kort tid utföra ett stort arbete, som förändrar formen på bilen. Den rörelseenergi som finns hos en bil i rörelse bestäms av två faktorer: bilens massa, alltså dess vikt, och dess hastighet. Vid en bromsning omvandlas fordonets rörelseenergi till värmeenergi. Energimängden 630 kJ kan exempelvis höja temperaturen hos 30 kg stål ca 40 °C. Detta betyder att hjulbromsarna kan bli mycket varma av några kraftiga inbromsningar om inte värmeavledningen är effektiv.

21


Fakta m · v2 E = 2 E = Rörelseenergi i joule, J m = Fordonets massa i kg v = Fordonets hastighet i meter/sekund, m/s

Exempel Hastigheten är 30 m/s, 108 km/h, och fordonets massa är 1400 kg. Hur stor rörelseenergi har fordonet? m · v2 E= 2 1 400 · 302 E= 2 E = 630 000 J eller 630 kJ Fordonets rörelseenergi är 630 kJ

Storhet

Beteckning (i formler)

Längd

l

Meter

m

Massa, vikt

m

Kilogram

kg

Kraft

F

Newton

N

Tryck Mekanisk spänning

p

Pascal

Pa

Exp Prefix

SI-grundenheter

Enhetsbeteckning

Förk. Exempel

Förk.

1000000

10

mega

M

megapascal

MPa

1000

103

kilo

k

kilometer

km

100

102

hekto

h

hektogram

hg

10

10

1

deka

da

dekanewton

dN

0

22

6

1

10

0,1

10-1

deci

d

deciliter

dl

0,01

10

-2

centi

c

centimeter

cm

0,001

10

-3

milli

m

milliampere

mA

0,000001

10-6

mikro

µ

mikrometer

µm


8 Elektromagnetisk broms I hybrid- och elbilar kombineras två tekniker: friktionsbromsar samt elektromagnetisk bromsning. När vi bromsar en bil med friktionsbromsar omvandlas bilens rörelseenergi till värmeenergi via friktionen mellan bromsbelägg och bromsskivor. Den här värmeenergin strålar rakt ut i luften utan att vi kan använda den till något nyttigt. Elmotorer, elmaskiner, som används i hybrid- och elbilar är trefas elmaskiner som kan fungera både som motor och som generator. Två typer av elmaskiner används: synkronmaskiner med permanentmagnetiserad rotor och asynkronmaskiner där rotorn istället har en ”bur” av kopparstavar. Båda har en stator med lindningar som matas med trefas växelström som skapar roterande magnetfält. Flera hybrid- och laddhybridbilar är utrustade med två elmaskiner som delvis har olika uppgifter. Vi går här inte in på vilken elmaskin som gör vad eller hur kraftöverföringen mellan förbränningsmotor och elmaskinerna fungerar utan beskriver enbart principen för hur elmaskiner med permanentmagnetiserad rotor används för att bromsa bilen.

När man bromsar med en friktionsbroms omvandlas rörelseenergi till värme som värmer luften kring bilen. När elmaskinen bromsar bilen kan rörelseenergin omvandlas till elektrisk energi som laddar batteriet.

När elmaskinen används som motor driver den via kraftöverföringen bilens drivhjul. När den används som generator driver drivhjulen elmaskinens rotor. När man bromsar med en friktionsbroms styrs bromskraften av hur hårt bromspedalen pressas ner, vilket styr hydraultrycket ute i bromscylindrarna. Hur styrs bromskraften vid elektromagnetisk bromsning? Detta kan förenklat beskrivet göras på två sätt. Antingen sänks frekvensen på trefasmatningen till elmaskinen. Detta gör att det roterande magnetfältet i statorn går långsammare än rotorn och bromsar den. Om istället matningen till statorn bryts kommer rotorns magnetfält att skära statorns lindningar och där inducera en EMK, en trefas växelspänning. Strömmen likriktas i likriktaren och leds till högvoltsbatteriet. Genom att styra effekten på laddningen styrs bromsverkan. Desto högre effekt batteriet laddas med, desto större bromsverkan.

83


Desto mer rörelseenergi som ska bromsas, desto mer elektrisk energi kan alltså elmaskinen generera. Eftersom bilens rörelseenergi omvandlas till elektrisk spänning som kan laddas upp i högvoltsbatteriet och sedan används för att driva bilen kallas detta regenerativ bromsning eller rekuperation som betyder ungefär återhämta, återta, återvinning”. Om man bryter matning till statorn och inte laddar batteriet kommer rotorn att varken drivas eller bromsas. Man kan säga att bilen i detta läge har frihjul, coasting.

Trefas växelriktare

DC

Likriktare

Batteri DC

Gaspedalen trycks ner. Växelriktaren ökar frekvensen.

Elmotordrift AC

Det roterande magnetfältet i statorn roterar snabbare än rotorn och drar den med sig. När frekvensen från växelriktaren ökas så roterar magnetfältet i statorn snabbare och bilens hastighet ökar.

OBS, här visas bara en av de tre faserna

Frihjul, coasting

Om motorn inte behöver driva kan matningen till statorns lindningar stängas av. Bilen går nu på frihjul så kallad coasting.

Likriktare

Batteri DC

Trefas växelriktare

Gaspedalen stilla.

Gaspedalen släpps upp. Växelriktaren minskar frekvensen.

Bromsning

Trefas växelriktare

DC

Likriktare

Batteri DC

AC Det roterande magnetfältet i statorn roterar långsammare än rotorn och bromsar den. Bilen bromsas. OBS, här visas bara en av de tre faserna

Bromsning med regenerering

Trefas växelriktare

DC

Likriktare

Batteri DC

Gaspedalen släpps upp. AC

OBS, här visas bara en av de tre faserna

Grundprincipen för elektromagnetisk bromsning med en elmaskin med permanentmagnetiserad rotor.

84

Växelriktaren kopplas bort och den EMK, spänning, som induceras i statorns lindningar matas till likriktaren som också styr hur mycket ström, energi, som batteriet laddas med. Desto mer energi, desto hårdare bromsning.


Elektromagnetisk bromsning används också i bilar som inte är utpräglade hybridoch elbilar. Exempelvis kan generatorn på bilar med förbränningsmotorer ladda en kondensator när bilen motorbromsas. Motorbromsning

Laddning 25 V DC

Batteri 25 V DC 12 volt

Vridmoment

Motor

Drivhjul

Generator Varibel 12-25 V AC

Aktuatorer: Aircond. Strålkastare Värmesitsar m.m.

DC/DC-converter 25 V 12 V

Kondensator EDLC Electric Double Layer Capacitor

Normal körning 25 V DC 12 volt Aktuatorer: Aircond. Strålkastare Värmesitsar m.m.

Mazda använder en ”superkondensator” som väger ca 6 kg för att ta tillvara rörelseenergi vid motorbromsning. Bild Mazda.

Bromsteknikerna samverkar

Vid normal körning utan hårda inbromsningar kommer bilen i vissa fall bromsas enbart elektromagnetiskt av elmaskinen, utan att friktionsbromsarna användas. Vid hårdare inbromsning samverkar den elektromagnetiska bromsen med friktionsbromsarna. Styrningen och fördelningen av bromskraft mellan systemen görs av en styrenhet. Bland annat måste styrsystemet ta hänsyn till att det hydrauliska ABSsystemet fungerar enbart med friktionsbromsarna. Dock använder de olika systemen delvis samma sensorer, exempelvis hjulsensorerna som mäter hjulens rotation. En begränsning med elektromagnetisk broms är att den endast bromsar drivhjulen. Har bilen fyrhjulsdrift kan alla hjulen bromsas, men är bilen framhjulsdriven eller bakhjulsdriven bromsas endast de hjulpar som driver. Den elektromagnetiska bromsverkan kan vara större vid framhjulsdrift eftersom framhjulen klarar att bromsas hårdare än bakhjulen. Andra faktorer som styr och begränsar användningen av elektromagnetisk bromsning är exempelvis. • Hur höga strömmar som kan överföras i batterisystemets ledningar. • Vilken mängd energi klarar batteriet att ta emot på en så kort tid som inbromsningen varar. • Hur är batteriets laddstatus? Är det nästan fulladdat kan det kanske inte ta emot mycket energi vid inbromsningen. • Fördelningen av bromskraft mellan fram och bakhjul. • Den elektromagnetiska bromsen måste samordnas med friktionsbromsarna.

85


Mekaniskt frikopplad bromspedal

Eftersom bromspedalen ska kunna styra både friktionsbromsarna som arbetar med hydraulik och den elektromagnetiska bromsen, så måste den frikopplas mekaniskt från bromshydrauliken. Det ska gå att bromsa med bromspedalen genom att elmaskinen laddar högvoltsbatteriet, utan att friktionsbromsarna används. Dessutom ska friktionsbromsarna fungera utan att bromspedalen används. Bromspedalen är utrustad med en funktion, pedalsimulering, som ger samma känsla när man trampar på pedalen, som om Pedalvinkelsensor den var kopplad till ett hydraulsystem. En sensor mäter hur mycket och hur snabbt pedalen trampas ner. Sensorsignalen tolkas av en styrenhet som sedan styr den eldrivna bromsservon och kraftelektroniken för motorstyrningen. Tekniken att mekaniskt frikoppla bromspedalen kallas ibland brake by wire. En ”direktöversättning” skulle kunna vara broms via elledning.

Returfjäder Pedalsimulator

Ett exempel på bromspedal för brake by wire. Pedalstället innehåller en returfjäder som återför pedalen när föraren släpper upp foten. Två fjädrar används för att simulera det motstånd man känner i en vanlig bromspedal. Pedalvinkelsensorn är en hallgivare med två oberoende signaler som mäter bromspedalvinkeln. Bild Volvo Car Group.

ePedal, ett hastighetsreglage

I bilar med enbart förbränningsmotor har vi under lång tid använt gaspedalen för att reglera bilens hastighet. Släpps gaspedalen upp snabbt så bromsar motorn med ”motorbromsning”. Beroende på vilken växel som är ilagd, bromsas bilen olika mycket. I hybrid- och elbilar kan bromspedalen komma att användas allt mer sällan. Kanske den på sikt försvinner helt. Redan nu 2018 har flera biltillverkare börjat använda en kombinerad gas- och bromspedal som används för att både öka och minska hastigheten. Vissa tillverkare kallar detta ePedal, andra kallar det single pedal driving eller one pedal drivning. När föraren släpper pedalen uppåt bromsas bilen. Tas foten bort helt från gaspedalen stannar bilen helt och hålls i vissa fall även stilla i backar. En tillverkare uppger att friktionsbromsarna endast används för cirka 10 % av all bromsning. I övrigt görs all bromsning med den elektromagnetiska bromsfunktionen. Reglage för att koppla i och ur funktionen Funktionen kan exempelvis i nuvarande modell av Nissan Leaf ePedal. Bild Nissan. kopplas i och ur med ett manuellt reglage. Acceleration

Normal bromsning ofta enbart elmaskin

Hårdare bromsning både elmaskin och friktionsbromsar

Motor

Högvoltsbatteri

Acceleration och bromsning kan göras med en pedal.

86

Eldriven bromsservo


14 Hjul och däck Det ställs åtskilliga krav på ett fordonshjul, det måste klara olika påfrestningar som: driv- och bromskrafter, bilens vikt och last. Samtidigt som däck och fälg tillsammans måste ha låg vikt och rulla utan vibrationer mot vägbanan. Hjulen ska vara väl balanserade så att de inte skapar vibrationer i hjulupphängningen. Däcken ska vara slitstarka, ge komfortabel och tyst gång, ge bra väggrepp vid olika väderförhållande och kosta så lite som möjligt. När vi talar om fordonshjul menar vi både fälg och däck.

Skärm

Hjulets mittlinje Nedre fjäderfäste Fjäderben

Fälg

Fälg Bromsok Fälgdiameter

Navdiameter + Däck

Länkarm

Fälgbredd

= Hjul

Detta är en vanlig konstruktion för framhjulsupphängning till en personbil. Om man inte väljer rätt dimensioner på fälg och däck riskerar de att komma i kontakt med kaross, hjulupphängning och bromsar.

Ställen där hjulet riskerar att komma i kontakt med kaross, hjulupphängning och bromsar

138


Fälgar Fälgar tillverkas av lättmetall eller stålplåt. Båda typerna av fälgar används till personbilar och lastbilar. Till bussar och maskiner används oftare stålfälgar. Däck för lättare bilar saknar slang om det inte av någon speciell anledning monterats en sådan. Lufttrycket i däcket pressar däcket mot fälgens inre kant så att luften inte läcker ut. Fälgens kanter kallas fälghorn. Innanför fälghornen finns upphöjningar, åsar, som kallas säkerhetsansatser. Dessa ger däcket ett säkert grepp mot fälgen. Ansatserna ska hindra däcket att pressas från fälgkanten vid hård kurvtagning. En vanlig beteckning på dessa åsar är det engelska Lättmetallfälg ordet hump. Mitt i fälgen finns ett spår med en mindre diameter som gör det möjligt att montera och demontera däcket. Detta ”urtag” kallas drop-center eller monteringsdike. Säkerhetsansats Hump Hål för ventil Hjulets mittlinje

Navhål Centrumhål

Bultcirkel

Stålfälg

Fälgdiameter Däckets innerdiameter

Hål för hjulskruvar Offset

Fälghorn

Drop-center Fälgbredd

Inpressningsdjup, offset Inpressningsdjup eller offset är avståndet mellan fälgens anliggningsplan mot hjulnavet och centrum på fälgen. Ändras detta avstånd så ändras också bilens spårvidd. På fälgar märks offset med ET och antal millimeter.

Ingen offset

Vänstra delen av bilden visar en halv fälg och den högra delen av bilden visar samma fälg i genomskärning.

Positiv offset

Negativ offset

Hjulnav Hjulets mittlinje

Spårvidd Spårvidden mäts mitt i fälgbredden, ökas den så ökar också påfrestningen på bilens hjulupphängning. Normalt tillåts inte mer än 15 millimeters ökning utan intyg från biltillverkaren. Enbart en ökning av fälgbredden ändrar inte spårvidden om inte ”offset” ändras. Fälgbredden får inte ökas så att någon del av hjulet vidrör kaross, fjädring eller hjulupphängning. Spårvidd heter på engelska track widht. Spårvidden mäts mellan fälgbreddens centrum. Vid praktisk mätning vid exempelvis en kontrollbesiktning görs mätningen mellan t.ex. vänster innerkant och höger ytterkant.

Spårvidd

139


Fälgens navhål

Navhålet, även kallat centrumhål, är hålet i fälgens centrum som ska passa på hjulnavet. En del fälgar har ett navhål som passar direkt på hjulnavet. Om navhålet har större diameter än hjulnavet används en mellanring som kallas centreringsring eller navring. Ringen trycks fast i fälgens navhål innan hjulet monteras. Det är viktigt att det inte finns ett glapp mellan navhål och hjulnav. Ytterdiameter på hjulnavet

Navring

Innerdiameter på fälgens centrumhål

Bultcirkel

Fälgens dimensioner beskrivs med bredd, typ av fälghorn, diameter, profil och offset. Fälgar är även märkta med den maxlast de är avsedda för. Exempelvis kan en fälg vara märkt 6Jx15 H2 ET45. Vad kan vi läsa ut av den här märkningen? • • • • •

6 är fälgens bredd i tum. En tum är 25,4 millimeter. J betyder att detta är en fälg för personbilar. 15 är fälgens diameter i tum. H2 är en beteckning för fälgens profil, egentligen säkerhetsansatsernas profil. ET45 visar inpressningsdjupet, offset, i millimeter.

Utöver dessa mått har fälgar olika diameter på navhålet, olika antal hål för hjulskruvarna, olika form på hålen för hjulskruvarna och olika diameter på bultcirkeln. Det finns en mängd olika kombinationer av mått.

Fälgen mått beskrivs med fälgbredd, typ av fälghorn, fälgdiameter, profil och offset.

140

m 0 10

m 0

Fälgens dimensioner och märkning

m

5 × 100

m

4 × 100

10

Fälgen skruvas fast i hjulnavet med skruvar eller muttrar. Trots detta används ordet bult i detta sammanhang. Bultcirkeln, som även kallas bultmönster eller bultdelning, är diametern på cirkeln i vilken bulthålen till fälgen är placerade, samt hur många bulthål fälgen har. Bultcirkelns diameter anges i millimeter tillsammans med antalet bulthål, exempelvis 5x100. Då har fälgen 5 bulthål med 100 millimeter i cirkeldiameter.


Typ av fälghorn

Märkningen som anger vilken typ av fälghorn som fälgen har visar också vilken typ av fordon fälgen bör användas till. Tabellen visar några exempel. Märkning

Användning

D

Cyklar, motorcyklar, skotrar, lätta lastbilar, lastbilar, truckar.

E

Lastbilar, lätta lastbilar

F

Lastbilar

G, H

Lastbilar

J

Personbilar

S, T, V, W

Skåpbil

Fälgprofil

Beteckningen av fälgprofilen är egentligen en beskrivning av fälgens säkerhetsansatser. Det finns ett antal olika profiler, men H och H2 är de vanligaste för standardbilar. H har en ansats på fälgens utsida. H2 har ansatser på både utsida och insida. H

Beteckning

H2

F Sidokraft

Kontaktyta

Enkel hump

Dubbel hump

Friktionskraft Ff I kurvor trycks däcket i sidled. Säkerhetsansatsen gör att däcket sitter säkert på fälgen.

Byta fälgdiameter

Däckdiameter

Om du byter till en fälg med en annan diameter är det viktigt att kontrollera att däckets rullomkrets inte förändras alltför mycket. Dels för att hjulet ska få plats i hjulhuset, men också för att mätningen av hastighet och vägsträcka inte ska avvika mer än plus-minus 5 %. Byter du till en fälg med större diameter måste däcket ha ett lägre profilförhållande för att rullomkretsen inte ska öka.

205/60 16 Ett varv ca 1967,6 cm Originalstorlek 195/65R 15 15” 65 % profil

205/60 18

Plus en tum 205/55R 16 16” 55 % profil

Plus två tum 225/45R 17 17” 45 % profil

Ett varv ca 2120,8 cm cm Undre hjulet har ca 7,8 % längre rullomkrets.

141


Exempel på rullomkrets och avvikelse Vi utgår från en personbil med 16 tums fälgar med däckdimensionen 205/55-16. Kan vi byta till fälgar med större diameter utan att rullomkretsen ändras med maximalt 5 %? Observera att däckets profilförhållande minskas samtidigt som fälgdiametern ökas för att rullomkretsen inte ska bli större än den tillåtna. • • • •

17 tums fälg med 225/45 ger en rullomkrets plus 0,38 % 18 tum fälg med 225/40 ger en rullomkrets plus 0,84 % 19 tum fälg med 235/35 ger en rullomkrets plus 2, 41 % 20 tum fälg med 225/30 ger en rullomkrets plus 1,73 %

Alla hjul hamnar inom en avvikelse på plus-minus 5 %. Däckbranschen rekommenderar en maximal avvikelse på plus-minus 3 %.

Fördjupning Så här räknar du ut rullomkretsen på 205/55-16. Fälgen har diametern 16 tum. En tum är 25,4 mm. 16 · 25,4 = 406,4 mm Profilförhållandet är 205/55 vilket ger däckhöjden 205 · 0,55 = 112,75 mm Diametern på hjulet blir 406,40 + 112,75 + 112,75 = 631,90 mm Rullomkretsen blir 631,90 · π = 1985,17 mm

205/55 112,75 mm

Ø 16 tum

Ø 406,4 mm

Ø 631,90 mm

112,75 mm

Fastsättning Hjul kan monteras med antingen muttrar eller skruvar. I den fortsatta texten använder vi för enkelhetens skull endast ordet mutter. Den yta på muttern som ligger an mot fälgen har en kona eller en radie. Hålen i fälgen har motsvarande form. Var noga med att använda rätt muttrar.

Fälg

Navet har pinnskruvar. Här används muttrar.

Mutter med kona Fälghål med kona

Mutter med radie Mutter med radie Fälghål med radie Fälghål med kona

Mutter med kona Fälghål med radie

Kontrollera alltid om det går att använda samma mutter, skruv, till olika fälgar.

Navet har skruvhål. Här används skruvar.

142


När du använder en mutterdragare ska du använda en krafthylsa med sexkantsfattning. När du drar fast hjulmuttrarna bör du använda en momentstav tillsammans med mutterdragaren. Momentstavar fungerar lite som en torsionsfjäder. De är tillverkade så att de vrids, ”flexar”, tillräckligt mycket vid ett speciellt vridmoment för att mutterdragaren inte ska kunna dra hårdare. Momentstavar fungerar endast tillsammans med mutterdragare. Momentstav heter på engelska torque limiting extension bar. Tolvkantshylsa Sexkantshylsa

En sexkants krafthylsa har ett grepp över en större yta på muttern. Risken att muttern skadas är mindre än med en tolvkantshylsa.

Om du använder en krafthylsa med en yttre plasthylsa så skadas inte lättmetallfälgen lika lätt. Bild Wurth.

Om muttrarna är av ”låstyp” används en mellanhylsa med rätt fattning. Använd aldrig mutterdragare på låsmuttrar. Drag åt för hand!

90 Nm, 65 ft-Ibs 100 Nm, 65 ft-Ibs 110 Nm, 65 ft-Ibs 120 Nm, 65 ft-Ibs 135 Nm, 65 ft-Ibs

Momentstav bör användas om hjulmuttrarna dras med mutterdragare. Bild Bacho.

Ställ in högsta moment på mutterdragaren när du använder momentstavar. Bild Anders Ohlsson.

Åtdragningsmönster och åtdragningsmoment

Åtdragningen ska göras ”korsvis”. Första varvet med lätt dragning så att hjulet centreras. Sedan ska åtdragningen göras med det vridmoment som anges i verkstadsinformationen. På personbilar är åtdragningsmoment mellan 90 och 120 newtonmeter vanligt. På transportbilar och lätta lastbilar används högre åtdragningsmoment. Moment på 160 till 180 newtonmeter är inte ovanligt. Efterdragning och kontroll Efter att bilen körts 10 till 20 mil ska muttrarna kontrolleras så att de inte lossnat.

Ska gängorna och de koniska ytorna smörjas?

Gängorna ska vara hela och rena. Om gängorna ska smörjas råder det olika meningar om. Risken med att smörja gängorna är dels att smörjmedlet kan bli så varmt och lättflytande att det hamnar på bromsbeläggen och minskar bromskraften, dels att muttrarna lossnar lättare. Å andra sidan, smörjer man ett skruvförband innebär det en högre klämkraft med samma åtdragningsmoment. Generellt kan man säga att gängorna kan smörjas, men då mycket sparsamt. Smörj aldrig de koniska kontaktytorna mellan fälg och mutter.

143


Anliggningsytor

Anliggningsytorna mellan hjulnav och fälg samt mellan muttrar och fälg måste vara rena när ett hjul monteras. Om de inte är det, eller om de smörjs, kan hjulet börja vridas och ”vicka” när bilen ökar och minskar hastighet. Den här rörelsen gör att muttrarna efter ett tag kan lossna. Även ytorna mellan fälg och muttrar ska göras rena om det finns smuts där.

Anliggningsytor

Anliggningsytor

Anliggningsytor Anliggningsytorna ska vara rena och torra. Det är friktionen i skruvförbandet som tar upp belastningen, krafterna.

Kan hjul lossna?

Ja, hjul kan lossna och till och med falla av. Det kan bero på en eller flera av följande orsaker. • Muttrarna var inte åtdragna med rätt åtdragningsmoment. • Anliggningsytorna mellan hjulnav och fälg var inte rengjorda eller smordes vid monteringen. • Muttrar med kona monterades i en fälg som har hål med radie, eller tvärtom. • Åtdragningen kontrollerades inte efter att bilen körts några mil.

Däck Det är många krav som dagens däck ska motsvara. Bilens vikt och last ska bäras, de ska vara slitstarka, ge komfortabel och tyst gång. Vara trafiksäkra med bra väggrepp vid olika väderförhållande och billiga. Dessutom ska de inte påverka miljön negativt, vare sig vid tillverkning eller vid användning. Ett modernt bildäck är en kompromiss av allt detta. Sommardäck ska väljas och dimensioneras så att de klarar bilens konstruktiva maxhastighet. Ett däck består av en slitstark gummiblandning, kordtrådar och ett invändigt tätskikt av mjukare gummi. Kordtrådarna fungerar som armering. Utan dem skulle däcket inte tåla de belastningar det utsätts för, inte heller skulle det behålla sin form. Ordet kord betyder egentligen ”kraftig väv” och armering betyder förstärkning. Utifrån kordtrådarnas riktning finns, eller rättare sagt fanns, två huvudtyper av däck: radial- och diagonaldäck. Diagonaldäck är mycket ovanliga i dag. I radialdäck går kordtrådarna från däckfot till däckfot tvärs över däcket. Man brukar säga att kordtrådarna går radiellt.

144


Korden är uppbyggd av ståltrådar. Därför kallas däcken stålradialdäck. Korden gör att däckets form blir stabil. Däckets sidor är mjukare, vilket gör att slitbanan ligger stadigt mot vägbanan och att däcket ”fjädrar”. Det innersta gummilagret som kallas innergummi, innerliner eller innersealer gör däcket tätt och ersätter innerslang. Däckfoten tätar mot fälghornen så att trycket i däcket inte läcker ut mellan däck och fälg. Slitbana Gördel av nylonkord Stålkord

Innergummi Innerliner Innersealer

Kordförstärkt gummi Isolerremsa

Apex

Kordförstärkt gummi

Däckfot Kanttråd

Kordtrådarna går radiellt från däckfot till däckfot.

Kordtrådar i ett däck.

Däck och miljö

De företag som tillverkar däck har, via sina återförsäljare, ett så kallat producentansvar. Det innebär att de måste samla in och ta om hand uttjänta produkter. Kommunala miljöstationer tar inte emot däck. Så kallade HA-oljor har använts i däckens gummi bland annat för att öka däckens väggrepp. HA-oljor är miljöskadliga och cancerframkallande. Försäljning av däck som innehåller HA oljor är sedan 2010 förbjuden inom EU. Partiklar När bildäck nöter på vägbanan frigörs små partiklar, både från däck och från vägbana. Dessa partiklar är ett allvarligt miljöproblemen i tätorter. Partiklarna ökar riskerna för bland annat hjärt- kärlsjukdomar och luftvägssjukdomar. Därför har man i Sverige fört in möjligheten för kommuner att införa lokala bestämmelser angående användningen av dubbdäck på bestämda vägsträckor. I flera kommuner förbjuds bilar med dubbdäck att köra på vissa gator för att luftkvaliteten i området inte ska försämras.

Förbud mot körning med dubbdäck. Bild Transportstyrelsen.

Självbärande däck

Däck med självbärande sidor har en förstärkning av däckets sidor som kan bära bilens tyngd trots att däcket har mycket litet eller inget tryck alls. De kallas ofta RFT-däck. RFT står för Run Flat Tire. Ett annat engelskt namn är Run on flat. Självbärande däck går att köra vidare med även efter en punktering, men naturligtvis med låg hastighet och inte så långt. En generell rekommendation kan vara cirka 8 mil med en maxhastighet på 80 km/h.

145


Om en kund vill att du ska laga en punktering på ett självbärande däck är det säkrast att inte göra det. Du kan inte veta hur långt däcket är kört utan tryck. Det kan vara skadat även om det inte syns. Om en bil utrustas med självbärande däck i stället för standarddäck måste fordonet också ha däcktrycksövervakning, TPMS. Risken är annars att föraren inte märker en punktering, vilket i värsta fall kan orsaka en allvarlig olycka. Däckjämförelse Standarddäck Självbärande däck Fullt lufttryck

Fullt lufttryck Utan lufttryck

Utan lufttryck

Förstärkt sidovägg

Till vänster i bilden visas vad som händer ett vanligt däck vid en punktering. Högra sidan visar vad som händer då däcket är självbärande.

Däckmönster

Ett däck med symmetriskt profilmönster har en profil där båda sidor av däckets bredd har samma mönster. De ger generellt en stabil väghållning vid körning rakt fram. Ett symmetriskt däck har ingen bestämd rotationsriktning. Du kan alltså använda däcken både på bilens vänstra och högra sida. Däck med asymmetriskt profilmönster har olika mönster på den inre och den yttre slitbanan. Den inre delen har oftast öppna klackar som tränger undan vatten snabbt, vilket minskar risken för vattenplaning. Symmetrisk Asymmetrisk Den yttre delen har egenskaper som gör däcket styvare, vilket ger en god väghållning i kurvor. Vid montering av dessa däck måste du tänka på monteringsriktningen. Markeringen ”outside” måste alltid vara på däckets yttersida. Däck med så kallad riktningsprofil känns igen på den v-formade profilen och på klackar som pekar framåt i rotationsriktningen. Profilmönstret är speciellt effektivt på våta slaskiga vägbanor. När du monterar denna typ av däck måste du alltid vara uppmärksam på rotationsriktningen, vilken sida av bilen hjulet ska monteras på. Sajpning Sajpningar är tunna skåror i klackarna som förbättrar väggreppet, speciellt när vägen är våt eller isig. Sajpningen hjälper också till att föra undan vatten mellan däck och vägbana.

Hela block

Sajpning som ökar väggreppet

Att kompromissa rätt Vilka egenskaper ska då framhävas? Ja, fabrikanterna forskar och provar ständigt nya mönster som ger så bra kombinerade egenskaper som möjligt. Att tillverka däck är alltid en kompromiss, sidostabilitet på bekostnad av goda egenskaper på våta vägbanor. Slitstyrka på bekostnad av väggrepp, låg ljudnivå på bekostnad av sidostabilitet o.s.v. Med ständigt förbättrad forskningsteknologi fortsätter tillverkarna att utveckla nya mönster.

146

Riktningsprofil

Bilder Nokia.


Slitage

Genom att titta på hur ett däck är slitet kan man få information både om felinställda hjulvinklar och om däcket körts med ett felaktigt tryck. Är lufttrycket för lågt slits däcket i båda kanterna, däckskuldrorna. Är trycket för högt slits däcket mer i mitten än på sidorna. Om däcket är slitet olika mycket på kanterna beror det på att hjulvinklarna står fel. Detta gäller främst däck på framhjulen. Om däcken är slitna fläckvis beror det oftast på att hjulet är obalanserat. En annan orsak kan vara att stötdämparna är slitna. Enligt Transportstyrelsens bestämmelser för kontrollbesiktning ska mönsterdjupet mätas i slitbanans huvudmönster, inom de mittre tre-fjärdedelarna, 75 procent av slitbanans bredd. Slitage på båda skuldrorna

Slitage mitt på slitbanan

Slitage på kanten och ev. ”fransat”

Snedslitet

Fläckvis slitet

Här mäts mönsterdjupet 75 % av slitbanans bredd

Lågt tryck

Positiv toe

Högt tryck

Felaktig hjulvinkel toe Negativ toe

Felaktig hjulvinkel camber Negativ camber

Obalans

Positiv camber

Annorlunda slitage vid höga hastigheter Vid långvariga höga hastigheter och breda lågprofilsdäck kan ett lågt lufttryck ge en annan slitagebild. Den breda och tunga slitbanan slungas då ut av centrifugalkraften och däcket slits onormalt mycket mitt på slitbanan. TWI TWI är en förkortning av det engelska uttrycket Tread Wear Indicator. Det betyder ungefär däckslitningsindikator. Indikatorn är inbyggd i däcket, den visar när cirka 1,6 millimeter återstår av däckmönstret. Indikatorer finns på flera ställen runt däcket. De som tillverkar däck utformar indikatorerna på olika sätt. Det kan vara små klackar nere i mönstret som börjar slitas eller text som förändras i takt med slitaget. När dessa markeringar, klackar, ligger jäms med övriga mönstret återstår ca 1,6 mm av däckmönstret. Bild Anders Ohlsson.

Här är TWI-text i däcket som slits bort efterhand. Bild Nokia.

147


Mönsterdjup och vattenplaning

Vid ett vattendjup av 3 millimeter på vägen ”pumpar” ett normalbrett däck undan ca 10 liter vatten per sekund vid en hastighet av 100 km/h. Ju mer öppet mönster ju högre kapacitet att pumpa undan vatten. Klarar inte däcket av detta råkar man ut för ”vattenplaning”, bilen blir omöjlig att styra eller bromsa. Ökande hastighet

En kil av vatten trycks upp framför däcket. Ett tryck bildas mellan däck och väg.

Däcket klarar att tränga undan vattnet från vägen. Däcket har kontakt med vägen.

Vattentrycket lyfter däcket från vägen. Vattenplaningen gör bilen omöjlig att styra och bromsa.

Däckbeteckningar På däcksidan finns viktig information, en del kan du läsa ut direkt, men det finns också information som anges med koder, till exempel tillåten hastighet. I de fallen måste du söka i exempelvis däcksfabrikanternas tabeller. Här följer ett exempel på däckbeteckning. Tillåten belastning

Tillåten hastighet

Fälgdiameter Däcktyp Profilförhållande Sektionsbredd

Utan slang Antal kordlager

YT 145

W RADIAL TU 7 87 BLE R1 SS 5 4/4 5 P DO L 22

Sektionsbredd Den första siffran framför snedstrecket anger däckets sektionsbredd, alltså måttet på däckets bredaste parti. I det här fallet anges den i millimeter, d.v.s. 225 mm. Profilförhållande Siffran efter snedstrecket anger däckets profilförhållande. I det här fallet 45-profil som betyder att däckets höjd från däckfot till slitbana är 45 % av däckets bredd d.v.s 225 · 0,45 = 101 mm. 225 mm

225 mm H

Ca 101 mm

B

148

225/45 Höjden är 45 % av bredden

Ca 169 mm 225/75 Med samma bredd, men med profilförhållande 75, skulle däcket vara ca 169 millimeter högt.


Däcktyp Bokstaven R betyder radialdäck. Fälgdiameter Siffran 17 anger fälgdiametern i tum, men fälgdiametern kan också anges i millimeter. 1 tum är 25,4 mm. 17 tum motsvarar ca 432 mm. Tillåten belastning, belastningsindex Siffran 87 är ett belastningstal, som i detta fall betyder att däcket tål en belastning på 545 kg. Kod 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

kg 257 265 272 280 290 300 307 315 325 335

Kod 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

kg 345 355 365 375 387 400 412 425 437 450

Kod 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

kg 462 475 487 500 515 530 545 560 580 600

Kod 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

kg 615 630 650 670 690 710 730 750 775 800

Kod 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110

kg 825 850 875 900 925 950 975 1000 1030 1060

Kod 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120

kg 1090 1120 1150 1180 1215 1250 1285 1320 1360 1400

Tillåten hastighet Bokstaven efter belastningstalet anger hastighetsklass. W betyder att däcket klassats för en maxhastighet av 270 km/h. Kod J K L M N P Q

km/h 100 110 120 130 140 150 160

Gäller för: Släp- och husvagnsdäck Lastvagnsdäck Lastvagnsdäck ”C”- och bussdäck ”C”- däck Vinterdäck RF* Vinterdäck

Kod R S T H V W Z

km/h 170 180 190 210 240 270 240-

Gäller för: Sommardäck RF* Sommardäck Sommar- och vinterdäck Högfartsdäck Högfartsdäck Högfartsdäck Högfartsdäck

Med eller utan slang Tubeless, anger att däcket används utan slang. Tube anger att däcket ska användas tillsammans med slang, vilket i princip inte förekommer på personbilar. Antal kordlager 4 PLY anger att däcket i exemplet har 4 kordlager, alltså däckets lagerklass. 6 PLY tål högre belastning än 4 PLY. Ibland kan lagerklassificeringen betecknas PLYRATING, PR.

149


Övriga däckbeteckningar som kan vara av intresse DOT är en förkortning av Department of Transportation, som är en myndighet i USA. DOT kräver en noggrann märkning angående: material, konstruktion, dimension, tillverkare och tidpunkt då däcket tillverkades. Det finns inget absolut krav på högsta tillåtna ålder, dock rekommenderas att däck som är äldre än 10 år byts ut eftersom gummiblandningen åldras och däckets friktionsegenskaper försämras. Exempelvis DOT 1417 betyder att däcket är tillverkat vecka 14 år 2017. DOT med tre siffror är äldre märkningar från 1980- och 1990-talen. Så här kan det se ut på äldre däck: DOT 069, däcket är tillverkat vecka 06 år 1989 DOT 145 1990-tal.

däcket är tillverkat vecka 14 år 1995. Pilen avgör om det är 1980-, eller

Däck för lätta lastbilar C-däck

Lätt lastbilsdäck, C-däck, kombinerar vissa fördelar från personbilsdäck med höga krav från lastbilsdäcken. C-däck kan användas vid högre hastigheter än vanliga lastbilsdäck. Däcken utsätts också för högre vikter än personbilsdäcken och tillåter därför högre totalvikt än rena personbilsdäck. Konstruktionen består därför av ett förstärkt ”Extra Lager”. C-däck monteras ofta på lätta lastbilar som transportbilar och t.ex. husbilar.

Märkning av däck

Den standardiserade däckmärkning som bestämdes 2012 inom EU gör det enklare för kunder att jämföra olika personbilsdäcks egenskaper. Alla nya däck som säljs ska vara märkta med information om bränsleeffektivitet, våtgrepp och den bullernivå däcket orsakar. Tillverkarna av däck är ansvariga för att mätningarna som ligger till grund för märkningen är utförda enligt EU:s direktiv. Bränsleeffektivitet Genom att välja däck med bra bränsleeffektivitet, vilket är detsamma som ett lågt rullmotstånd, kan du minska bilens bränsleförbrukning. Minskar bränsleförbrukningen per körd mil innebär det en lägre bränslekostnad samt mindre utsläpp av skadliga ämnen i avgaserna. Rullmotståndet står för upp till 20 % av en bils bränsleförbrukning! Bränsleeffektiviteten anges i olika klasser från A till F med hjälp av en färgkodad skala. Däck i klass A har lägst rullmotstånd och ligger i den högsta klassen för bränsleeffektivitet. Däck som placeras i klass F har ett betydligt högre rullmotstånd. Däck i klass G säljs inte för A personbilar med undantag för vissa vinterdäck. A B Skillnaden mellan C bränsleeffektivitetsklasserna A och G kan D 1000 km beskrivas som att du kan spara 6 liter E G bränsle per 100 mil genom att välja ett däck i F G bränsleeffektivitetsklass A i stället för i klass G. En minskning med upp till 7,5 %.

A B C D E F G

B

A B C D E F G

B

72 dB

+6 L

Skillnaden mellan bränsleeffektivitetsklasserna A och G kan innebära att du sparar 6 liter bränsle på 100 mils körning.

150


Våtgrepp EU-märkningen fokuserar bara på en enda aspekt av våtgreppet, nämligen däckets bromsförmåga på blöta underlag. Personbilsdäck med högre betyg för våtgrepp ger en kortare bromssträcka när du bromsar med full kraft på blöta vägar. Våtgreppet graderas med hjälp av värden från A, som är högsta graderingen, till F som är lägsta. För personbilar får inte klass F användas, med undantag för vissa vinterdäck. Klasserna D och G används inte för personbilar.

A B C D E F G

WET BRAKING

A

≥ 18 m F

I en nödsituation kan några få meter innebära en skillnad på liv och död. Om föraren av en personbil bromsar maximalt från 80 km/h ger däck i A-klassen upp till 18 meter kortare bromssträcka än däck i F-klassen.

Däckbuller När däcket rullar på vägen skapas ljud, buller. Bullret mäts utanför bilen då den rullar förbi mikrofoner på frihjul för att motorbullret inte ska påverka mätningen. Mätvärdet är alltså inte det däckbrus som hörs inne i kupén som också påverkas av hur ljudisolerande karossen är. Den bullernivå, ljudnivå, som däcket orsakar visas i tre klasser som utgår från de gränsvärden som bestämts inom EU. Gränsvärdena varierar exempelvis beroende på däckets profilbredd, om det gäller sommar- eller vinterdäck med mera. Förutom bullerklassen kan också anges vilken bullernivå däcket orsakar mätt i decibel.

En svart ljudvåg innebär minst 3 decibel under gränsvärdet.

Två svarta ljudvågor visar att bullernivån är godkänd.

Tre svarta ljudvågor. Däckets bullernivå ligger över gränsvärdet.

68 dB

+3 dB = x2 +6 dB = x4

En ökning med 3 dB innebär en fördubbling av den bullernivå som ett däck orsakar.

E- och S-märkning När du köper nya däck ska de ha en E-märkning. Det betyder att de är typgodkända enligt bestämmelser av EU. Nya däck som tagits i bruk efter den 1 oktober 2009 ska vara S-märkta. S står för det engelska ordet sound, ljud. S-märkningen innebär att däcken uppfyller bullerkraven och är typgodkända. Följande däck är undantagna från bullerkraven: • • • • •

regummerade däck vinterdäck med dubbar däck avsedda för hastigheter under 80 km/h däck med fälgdiameter som är 10 tum och mindre samt 25 tum och större reservdäck för tillfälligt bruk.

151


Vinterdäck

Januari

Ett vinterdäck är ett däck, dubbat eller odubbat, som är särskilt framtaget för vinterkörning. Gummiblandningen i ett vinterdäck innehåller mer naturgummi än i ett sommardäck. Därför stelnar inte vinterdäck i kyla som syntetgummit i sommardäck gör. Däcken håller sig mjuka och ger därmed bättre grepp än vad som skulle vara fallet med sommardäck. Vinterdäck ska vara dimensionerade för minst 160 km/h, alltså Q-märkta däck. Vinterdäck är märkta på något av följande sätt: M +S M –S

M. S MS

December

Vinterdäck vid vinterväglag

November

Oktober

Mars

April

September

Sommardäck

Augusti

M &S Mud and Snow

Maj Juni

Juli

Användning av vinterdäck

Det är två faktorer som bestämmer när du måste använda vinterdäck. Tiden på året och om det råder vinterväglag. Mellan 1 december och 31 mars ska vinterdäck användas när det är vinterväglag. Vad är då vinterväglag? Enligt Transportstyrelsen ”råder vinterväglag när det finns snö, is, snömodd eller frost på någon del av vägen”. Detta gäller även vägrenar. Polisen avgör om det råder vinterväglag på platsen där du befinner dig. Bestämmelserna om däck vid vinterväglag gäller för både svenska och utländska fordon.

Mönsterdjup vid vinterväglag

Ett däck ska alltid ha ett mönsterdjup av minst 1,6 mm i däckets huvudmönster, men under perioden 1 december till 31 mars ska däcken, när det råder vinterväglag, ha ett mönsterdjup av minst 3 mm i däckets huvudmönster. Denna bestämmelse gäller däck till personbil, lätt lastbil och buss med en totalvikt av högst 3 500 kg, samt släpvagn kopplat till ett sådant fordon.

Användningsperiod och väglag

Det finns undantag från bestämmelsen om användning av vinterdäck: Ett fordon får köras med sommardäck, i vinterväglag, om det kan ske utan fara för trafiksäkerheten i följande fall:

• för provkörning eller bogsering av fordonet i samband med reparation • för färd kortaste lämpliga väg till och från närmaste besiktningsplats för besiktning • om fordonet enligt bilregistret är av årsmodell som är trettio år eller äldre • om fordonet är registrerat i utlandet • vid färd som påbörjas eller avslutas i utlandet • om snökedjor används på alla hjul Vinterdäck på tunga fordon Tunga lastbilar, tunga bussar och personbilar klass II, husbil, med en totalvikt över 3,5 ton ska ha vinterdäck eller likvärdig utrustning på fordonets drivaxlar. Kravet gäller samtliga däck på drivaxlarna. Framhjulsdrivna bilar ska vara försedda med vinterdäck eller likvärdig utrustning även på fordonets bakre hjulaxlar. Vissa undantag finns. Däcken ska ha ett mönsterdjup på minst 5 millimeter när det är vinterväglag. Kravet på vinterdäck gäller inte tillkopplade släpfordon.

152

Februari


Dubbdäck

Januari

När vägbanan är isig ökar dubbar i däcken väggreppet. När man monterar nya dubbdäck måste de ”köras in”. Med det menas att man ska undvika häftiga inbromsningar och accelerationer under en period. Man ”gnuggar” då fast dubbarna i däcken så att de sitter säkert tills däcket är utslitet. När dubbarna ”körts in” ska rotationsriktningen inte ändras. Om rotationsriktningen ändras ökar risken för att dubbarna lossnar. Om däcken inte har en egen märkning av rotationsriktningen ska de märkas när hjulen demonteras så att de får samma rotationsriktning när de sedan återmonteras. Dubbdäck får användas under perioden 1 oktober–15 april, och under annan tid, om det är vinterväglag som motiverar användning av dubbade däck. Har bilen dubbdäck måste släpvagn till personbil och lätt lastbil också ha dubbdäck. Däckdubb heter på engelska tire stud.

December November

Februari

Vinterdäck vid vinterväglag Mars Dubbdäck får användas April

Oktober 15:e

Sommardäck om ej vinterväglag eller enligt undantag

September

Augusti

Maj

Juni Juli

Sommardäck ska ha minsta mönsterdjup 1,6 mm. Vinterdäck ska ha minsta mönsterdjup 3 mm. Får användas även utom perioden december–april om det råder vinterväglag

Dubbarna är oftast tillverkade av volframkarbid som är ett mycket hårt material. De kan ha olika former och fästas in på olika sätt. Dubbens spets kan vara rund eller som här kantig. Bilder Nokia.

Lufttryck i däck Om trycket är för lågt i däck blir de varma och slits snabbare. Det är luften i däcket som ska bära bilen. Med för lite luft blir däcket överbelastat. Ett något för högt lufttryck är att föredra framför ett för lågt. Men ett mycket högt lufttryck är inte bra. Däcken är en del av bilens fjädring. Ett alltför högt tryck gör att däcken inte fjädrar lika mycket vilket gör att fjädrar och stötdämpare får jobba hårdare. Låga tryck gör bilens väghållning sämre, bilen blir mindre trafiksäker. Det ger också ett högt rullmotstånd, vilket gör att bilen drar mer bränsle.

E Däcken är en del av bilens fjädring.

F

Låga tryck i däcken ger högt rullmotstånd, försämrar väghållningen och ökar bränsleförbrukningen. Bild ZephyrMedia, Shutterstock.

153


Värme skadar däck

Det är luften i däcket som ska bära bilen, inte däcksidorna. Ett mycket lågt tryck gör att däcket deformeras och den inre friktionen i gummit ökar, man kan säga att däcket ”knådas”. Detta ökar värmeutvecklingen inne i materialet. Risken för att däcket blir överhettat är naturligtvis större på sommaren. Ett varmt däck slits snabbare och på sikt kan uppvärmningen göra att däckets delar separerar från varandra. Om slitbanan lossnar när bilen har hög hastighet innebär det naturligtvis en stor risk. Däcktemperaturen är något högre när däcket är nytt och har maximalt mönsterdjup.

Att köra länge med ett alldeles för lågt tryck kan resultera i att däcket förstörs helt. Bild The Tire Zoo.

Ventiler

Lufttrycket inne i däcken hålls av ventiler som är monterade i fälgarna. I ventilen finns en ventilkägla som kan skruvas ut och bytas. Käglan monteras och demonteras med ett speciellt verktyg. För att det inte ska komma in smuts i ventilen skruvas en ventilhatt på. Den här typen av ventil med avtagbar kägla heter på engelska tire valve stem. Käglan heter valve core. Det finns olika typer av ventiler för fälgar till personbilar och lätta lastbilar. Ventiltyperna tål olika högt tryck. Det är viktigt att du väljer rätt typ av ventil. • Standard gummiventiler tål ett maxtryck på 450 kilopascal, vilket motsvarar 4,5 bar. • Högtrycks gummiventiler klarar ett maxtryck på 700 kilopascal, vilket motsvarar 7 bar. • Metallventiler tål ett tryck på max 1 400 kilopascal, vilket motsvarar 14 bar.

Ventilen monteras i fälgen. I ventilen finns en ventilkägla som kan skruvas ut och bytas. För att det inte ska komma in smuts i ventilen skruvas en ventilhatt på.

Käglan monteras och demonteras med ett speciellt verktyg.

Gummiventil ”Snap-In”.

Metallventil ”Clamp in”.

Gummiventilen demonteras och monteras med ett speciellt verktyg. Använd gummimellanlägg mot fälgen så den inte skadas. Ventilen bör bytas varje gång du monterar nytt däck. Bild Anders Ohlsson.

154


Nitrogen, kvävgas

Genom att fylla däcken med nitrogen istället för luft minskas risken för läckage. Kvävgasmolekylens annorlunda utseende gör att gasen lättare stängs in i däcket. En annan fördel är att ingen syrgas tillförs en eventuell brand. Kvävgas är luft där syret tagits bort.

För att markera att däcket är fyllt med nitrogen används en grön ventilhatt. Bild KansasChunKuhnTKD, iStockphoto.

Tryck och belastningstal

Ett däck får aldrig belastas mer än det belastningstal det är märkt med. Om ett däck är märkt med belastningstalet 87 får det lastas med 545 kg. Men belastningstalet utgår från att trycket i däcket är det som rekommenderats. Om trycket i däcket är lägre än det rekommenderade, klarar inte däcket den vikten. Av två onda ting är ett något för högt lufttryck i däcket att föredra framför ett för lågt. Det skadar i varje fall inte däcket, möjligen kan det försämra komforten något.

Tryck och temperatur

Temperaturförändringar påverkar trycket i däcket. Tio graders temperaturändring höjer eller sänker däcktrycket med ca 0,1 bar. Temperaturen inne i däcket är beroende av yttertemperatur och solstrålning, värme från bromsskivorna och däckmönstrets friktion mot vägen. Tillverkarens rekommenderade tryck gäller ”kalla däck” det vill säga plus 20 0C.

30 °C 20 °C 10 °C

2,5 bar

2,4 bar

2,6 bar

Däckets temperatur påverkar däcktrycket. Stiger temperaturen från 10 till 30 grader ökar trycket från 2,4 till 2,6 bar.

Däcktrycksövervakning, TPMS Nya personbilar ska enligt EU-regler ha ett system för däcktrycksövervakning. Däcktryckövervakningssystem, TPMS, Tire Pressure Monitoring System, varnar föraren om däcktrycket, i ett eller flera däck, är för lågt. Syftet med systemet är att begränsa onödiga koldioxidutsläpp. Högt rullmotstånd påverkar bränsleförbrukningen negativt och därmed ökar även koldioxidutsläppen. Har Körsträcka i mil 50 liter bilen TPMS varnas föraren om 85 trycket i ett däck minskar med 72 20 % eller sjunker till 150 kPa, 60 1,5 bar. 34

Däcktryck 100 %

85 %

70 %

55 %

Ca 20 % av den energi som driver bilen går åt för att övervinna rullningsmotståndet

155


Sverige har valt att inte införa kravet på TPMS fullt ut med motiveringen att vi i Sverige skiftar mellan sommar- och vinterhjul två gånger per år. Därför antas att däckstrycket kontrolleras minst två gånger per år. Efter att ett fordon tagits i bruk i Sverige kan fordonsägaren välja att behålla systemet och underhålla det så att det fungerar enligt EU:s regler. Sverige har idag inga regler om att TPMS på personbilar ska kontrolleras vid kontrollbesiktningar. Även om det inte finns ett krav på TPMS i Sverige ger det vissa fördelar. • • • •

Högre säkerhet genom att däcktrycket aldrig blir för lågt utan att föraren vet om det. Föraren behöver endast kontrollera och pumpa däcken när systemet ”säger ifrån”. Längre livslängd hos däcken. Ett däck som körs med för lågt tryck slits snabbare. Lägre bränsleförbrukning. Däcket rullar lättare med rätt tryck.

Däcktryck

Kontrollera

Exempel på varningssymboler från TPMS-system.

Man skiljer på två typer av TPMS. Direkta och indirekta system. Skillnaden mellan direkt och indirekt TPMS är att direkt TPMS mäter trycket med en trycksensor i varje däck medan indirekt TPMS mäter rotationshastighet på hjulen via hjulsensorerna. En skillnad i rotationshastighet tolkas som en tryckskillnad mellan däcken.

Direkt TPMS

Ett direkt tryckövervakningssystem har en sensor inne i varje däck som mäter tryck och temperatur. Att temperaturen är viktig beror på att tryck varierar med temperaturen. För att rätt bedöma trycket måste alltså även temperaturen vägas in i beräkningen. Mätvärdena från sensorerna sänds till styrenheten trådlöst. Sensorerna kan drivs av inbyggda batterier som måste bytas med några års intervaller, men det finns även sensorer utan batterier.

Styrenhet

Däcktryck

Antenn Kontrollera

Sensorn mäter tryck och temperatur. Värdet på trycket som sensorn sänder till styrenheten anpassas så som trycket skulle vara vid temperaturen plus 20 0C. Genom att ta hänsyn till både trycket i däcket samt till temperaturen stämmer värdet på trycket både i höga och låga temperaturer.

156


Kalibrering av TPMS-sensorer Efter trycksensorer bytts ut eller vid byte mellan sommar- och vinterhjul måste styrenheten få rätt information om detta. Andra tillfällen är när däcktrycket har ändrats t.ex. vid körning med tung last och efter vissa arbeten på hjulupphängningen. Detta kan göras på olika sätt beroende på vilket system fordonet har. • Under en körning med olika hastigheter läser systemet in sensorerna automatiskt och varningslampan slocknar. • Manuell inmatning. • Med ett diagnosinstrument i OBD-uttaget.

Indirekt TPMS

Indirekt TPMS mäter skillnader i rotationshastighet mellan de olika hjulen med hjälp av de rotationssensorer, hjulsensorer, som också används av ABSsystemet. Genom att systemet ”lär in” vad som ska räknas som ”normalvärden” kan det reagera på avvikelser. Efter ett hjulbyte måste systemet kalibreras, få möjlighet att ”lära in”, vad som ska antas vara normalvärden för alla hjul. Indirekta system ger inte så exakt besked om däcktrycket som de direkta och fungerar inte när bilen står stilla. En fördel med indirekta system jämfört med direkta är dock att att inga trycksensorer behöver monteras i däcken.

Systemet reagerar om hjulen roterar olika snabbt eller det normala vibrationsmönstret förändras. Bild Audi.

Varvtalsmätning Sjunker däcktrycket minskar avståndet mellan hjulets centrum och vägen. Hjulradien blir mindre på det här stället. När hjulradien minskar förändras hjulets rotationshastighet. Denna hastighetsändring mäts av rotationssensorerna vid hjulen. De enskilda hjulens varvtal är därmed det avgörande värdet för indirekt TPMS

Hjulradie vid korrekt däcktryck

Minskande hjulradie vid sjunkande däcktryck

Däckvibrationer När däcken rullar vibrerar de med en viss frekvens och amplitud som påverkar signalen från rotationssensorn. Under ett ”inlärningsförlopp” registreras och sparas vibrationsmönstret för varje enskilt hjul. Om det uppmätta vibrationsmönstret avviker från det sparade mönstret, är det ett tecken på en tryckförlust. Genom att jämföra de enskilda däckens vibrationsmönster kan systemet upptäcka en gradvis trycksförlust. Även en svag, jämn, trycksförlust som händer på alla fyra däcken samtidigt, kan registreras.

157


Fakta Tryck

Storheten tryck är kraft som påverkar en area, en yta. Enligt SI-systemet ska tryck anges i grundenheten pascal. Men om vi använder grundenheten i beräkningar får vi värden med många decimaler. Därför används pascal oftast med prefixen kilo eller mega. För tryck i däck används oftast kilopascal eller megapascal. Bar är en enhet som används ofta för tryck i däck. Ibland hör man även ”kilo tryck” eftersom enheten bar grundar sig på en gammal enhet för kraft, kilopond. En bar är ett kilopond per kvadratcentimeter. Ibland ser man även enheten psi som är en akronym för pound force per square inch. 0,1 MPa → 100 kPa → 1 bar → 14,5 psi

Däckomläggning Här följer en kortfattad beskrivning av hur man byter däck med hjälp av en däckmaskin. Men följ alltid instruktionerna för den däckmaskin som du ska använda.

Demontering

Brandfarliga ämnen/varor eller hög temperatur

Explosiva ämnen/varor

Innan du börjar demonteringen av det gamla däcket måste luften släppas ut. Skruva ur käglan ur ventilen. Var försiktig så att käglan inte flyger iväg. Den kan Godstrafik Farlig elektrisk träffa dig eller någon i närheten. Låt luften strömma spänning ut. Montera inte en ny kägla förrän det nya däcket är monterat.

Hälsoskadliga eller irriterande ämnen

Fara (med tilläggsskylt)

Ögonskydd

Skyddshjälm

måste användas måste användas Ventilkäglan kan tryckas ut med hög hastighet.

1. Pressa ner däckkanten från fälgen på hjulets båda sidor, med hjälp av Andningsskydd Skyddsskor måste användas måste användas däckmaskinens tryckblad. Akta ventilen och en eventuell trycksensor för TPMS. Demontera gamla balanseringsvikter från hjulets båda sidor. 2. Placera hjulet på däckmaskinens monteringsbord. Spänn fast hjulet och smörj däckets kant med däckpasta. Detta för att däcket lättare ska glida över fälgkanten. 3. Motsatta sidan av däcket måste ner i fälgens drop-center för att däcket ska glida lätt över kanten. Se till att ventilen inte kommer i kläm när däcket krängs över fälgkanten. Demontera däckets fram- och baksida från fälgen.

1 När däcket är tömt från luft 2 Däckets framsida krängs över pressas däcket från fälgens kanten. Motsatta sidan måste vara kanter. nere i drop-center.

158

3 Däckets baksida demonteras. Bilder Anders Ohlsson.

Hörselskydd måste användas

Skyddshandskar måste användas


Personbilsteknik

Bromsar, kaross och chassi Fakta

Bromsar, kaross och chassi Sven Larsson Anders Ohlsson

Fakta

AVD. 5, 6, 7, 8 Bromsar, kaross och chassi – Fakta Avd. 5, 6, 7, 8,

Teknikutvecklingen inom fordonsbranschen går snabbt. Det innebär att en bra grundutbildning är en viktig faktor för att framgångsrikt kunna arbeta och utvecklas som fordonstekniker. Läromedelsserien Personbilsteknik, PbT, präglas av att den ger både teoretiska baskunskaper i och tillämpning av modern fordonsteknik. Läromedlet beskriver och förklarar tekniska grundbegrepp och principer samt konstruktionslösningar i fordonets olika system. Materialet kan användas både för grundutbildning och för vidareutbildning. PbT Bromsar, kaross och chassi är en av tre faktaböcker i serien PbT. De andra böckerna är: • PbT Elsystem, komponenter och nätverksteknik, avd. 3 • PbT Motor och kraftöverföring, avd. 2,4 Bromsar, kaross och chassi är ett omfattande ämnesområde. Bromstekniken byggs samman med allt fler säkerhets- och assistanssystem samt har utökats med elektromagnetisk broms i el- och hybridbilar. Fjädringssystem och styrinrättningar förfinas ständigt. Bilarna förses med allt fler, alltmer avancerade, aktiva säkerhetssystem. Karosser byggs lättare och med allt större krav på passiv säkerhet. Klimatsystem i el- och hybridbilar byggs samman med kylning av högvoltsbatteri och kraftelektroniska kretsar. Fordonsteknikers yrkeskunskap måste följa denna tekniska utveckling.

ISBN 978-91-40-69135-4

9

789140 691354

Avd. 5, 6, 7, 8

9789140691354  
9789140691354