31.08.2013 Views

Asbelasting, remkracht - Timloto

Asbelasting, remkracht - Timloto

Asbelasting, remkracht - Timloto

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Rem- en slipgedrag (3)<br />

E. Gernaat (ISBN 978-90-808907-7-0)<br />

1 <strong>Asbelasting</strong>, <strong>remkracht</strong> en <strong>remkracht</strong>verdeling<br />

1.1 Remkrachten en remkoppels<br />

We bekijken nu de natuurkundige principes waarop het remmen is gebaseerd.<br />

In de rekenvoorbeelden maken we gebruik van een standaard-auto met de volgende<br />

gegevens (fig. 1):<br />

• Voertuigmassa 1000 kg (Gewicht 10.000 N);<br />

• Wielbasis 2500 mm (2,5 m);<br />

• Zwaartepuntligging: zh = 1000 mm (1m), zv = 600 mm (0,6m);<br />

• Belaste straal wielen: rb = 300 mm (0,3m).<br />

Figuur 1: De gegevens van het standaardvoertuig<br />

Tijdens het remmen neemt de voertuigsnelheid af. Er is sprake van een verandering<br />

van beweging. Volgens de natuurkunde (Newton) is hiervoor een kracht<br />

nodig. Er geldt:<br />

Fr = m x a<br />

1


waarin Fr de <strong>remkracht</strong> in Newton, m de massa in kg van het voertuig en a de<br />

vertraging in m/s 2 voorstelt. Om met een auto van 1000 kg massa een vertraging<br />

van 4 m/s 2 te bereiken hebben we dus een <strong>remkracht</strong> nodig van 4000 N.<br />

De wrijvingskracht tussen band- en wegdek moet echter deze <strong>remkracht</strong> leveren.<br />

Hiervoor geldt:<br />

Fw = Fn x µ<br />

Fw (N) is de wrijvingskracht, Fn (N) is het gewicht van het voertuig en µ is de<br />

wrijvingscoëfficiënt tussen band en wegdek. Er geldt dus:<br />

Fr = Fw (<strong>remkracht</strong> = wrijvingskracht)<br />

Vanuit de vorige formules ingevuld geeft dit:<br />

m x a = Fn x µ<br />

Zie hiervoor (fig. 2). Verder mag bekend worden verondersteld dat de aarde<br />

Figuur 2: De <strong>remkracht</strong> als wrijvingskracht moet gelijk zijn aan de kracht die nodig is om de<br />

voertuigmassa te vertragen.<br />

’trekt’ aan een zekere hoeveelheid massa in de relatie:<br />

Fn = m x g<br />

waarin g de aantrekkingskracht van de aarde is, die gemakshalve op 10 m/s 2<br />

(1 g) wordt gesteld. Ons voertuig met een massa van 1000 kg weegt dus op<br />

aarde 10.000 N. Wanneer nu het gewicht 10 x zo groot is als massa, dan zal µ<br />

wel 10 x zo klein moeten zijn als a. Er was immers gesteld:<br />

m x a = Fn x µ<br />

Wanneer we dus willen afremmen met een vertraging van 4 m/s 2 dan is hiervoor<br />

een wrijvingscoëfficiënt van 0,4 nodig of andersom wanneer een wrijvingscoëfficiënt<br />

van 0,9 beschikbaar is dat we dan met 9 m/s 2 kunnen remmen. Het<br />

2


emproces begint omdat de bestuurder binnen een bepaalde afstand tot stilstand<br />

wenst te komen. Ook kan men zeggen dat de bestuurder een bepaalde<br />

remvertraging wenst waarvoor een zekere <strong>remkracht</strong> (m x a) nodig is. De <strong>remkracht</strong><br />

moet uiteindelijk door de banden worden opgebracht en het is logisch<br />

dat elke band een gedeelte van de <strong>remkracht</strong> opbrengt. In ons voorbeeld hadden<br />

we 4000 N <strong>remkracht</strong> nodig om met een vertraging van 4 m/s 2 te remmen.<br />

Wanneer de gewichtsverdeling in de omschreven situatie van de auto 7 : 3 is<br />

dan zal een gewicht van 7000 N op de vooras drukken en 3000 N op de achteras.<br />

Bij de gestelde noodzakelijke wrijvingscoëfficiënt van 0,4 zal de vooras<br />

7000 N x 0,4 = 2800 N aan <strong>remkracht</strong> moeten leveren en de achteras 3000 N x<br />

0,4 = 1200 N. Per wiel zal dat dan 1400 N resp. 600 N moeten worden. Totaal<br />

in elk geval 4000 N. De <strong>remkracht</strong>en zullen overeenkomstig het gewicht op de<br />

wielen worden verdeeld (fig. 3).<br />

Figuur 3: Bij een vertraging van 4 m/s 2 is de <strong>remkracht</strong>verdeling 2800 N (voor) en 1200 N<br />

(achter)<br />

1.2 Het opbrengen van de <strong>remkracht</strong>en door het remsysteem<br />

Om aan de genoemde <strong>remkracht</strong>en te komen zullen de wielen moeten worden<br />

afgeremd. Er is immers een zekere slip nodig om de vereiste wrijvingscoëfficiënt<br />

(µ) van 0,4 in ons voorbeeld te krijgen. Het afremmen van de wielen geschiedt<br />

door het remsysteem. De remschijf of trommel dient een remkoppel op te wekken<br />

dat overeenkomt met het remkoppel aan het wiel. Per wiel geldt:<br />

remkoppel (M) = <strong>remkracht</strong> (Fw) x belaste wielstraal (rb)<br />

Voor: (2800 N / 2) x 0,3 m = 420 Nm (berekening per wiel)<br />

Achter: (1200 N / 2) x 0,3 m = 180 Nm<br />

3


Wanneer we uitgaan van een remschijf met een straal van 0,15 m voor alle<br />

wielen dan zal de totale remwrijvingskracht van de schijf per wiel resp:<br />

420 Nm / 0,15 m = 2800 N voor en<br />

180 Nm / 0,15 m = 1200 N achter<br />

moeten bedragen (fig. 4). Bij dubbele remblokken komen we dan per schijfkant<br />

rb<br />

0,3 m 2800 N<br />

1400 N<br />

0,15 m<br />

3500 N<br />

1400 N<br />

u=0,4<br />

1400 N<br />

3500 N<br />

Figuur 4: Het noodzakelijke remkoppel aan het wiel moet worden opgebracht door het remkoppel<br />

aan de schijf.<br />

aan 1400 N resp. 600 N. Bij een µ van 0,4 tussen de remblokken en schijf<br />

betekent dit een aandrukkracht van (Fw = µ x Fn):<br />

1400 N / 0,4 = 3500 N voor resp.<br />

600 / 0,4= 1500 N achter<br />

Bij een diameter van de remzuigers van 40 mm voor zal dit een remdruk moeten<br />

geven van:<br />

3500 N / 1<br />

4 π42 = 279 N/cm 2 of 27,9 bar<br />

Dit betekent dat (bij een eenvoudig remsysteem) de remdruk achter ook 27,9<br />

bar bedraagt. Om de vereiste aandrukkracht achter te krijgen zal dan de oppervlakte<br />

A achter van de remzuigers<br />

Opp (A) = 1500 N / 279 N/cm 2 (Opp x druk = kracht)<br />

A = 5,38 cm 2<br />

moeten worden of een diameter van 26,2 mm (bij eenzelfde diameter remschijf).<br />

Om dit rekenen te vereenvoudigen geeft de remmenfabrikant (gelukkig)<br />

de overbrengverhouding weer van de remschijf. Deze bedraagt bijv. 20<br />

Nm/bar. Wanneer we weten dat het vereiste remkoppel 420 N/m is dan zal de<br />

bestuurder het systeem op een druk van 420 Nm / 20 Nm/bar = 21 bar moeten<br />

brengen. Nu is tijdens het remmen de druk in het remsysteem -in principe-<br />

4


overal gelijk. Voor de achterwielen moeten we dus naar een schijf- of trommelremsysteem<br />

met een aangepaste overbrengverhouding. In deze situatie is<br />

de benodigde overbrengverhouding van de schijf achter: 180 Nm / 21 bar =<br />

9 Nm/bar. Wanneer we de afmetingen van de schijf gelijkhouden dan zal het<br />

verschil verkregen moeten worden vanuit de opp. van de remzuigers.<br />

1.3 Remkrachtverdeling<br />

In het rekenvoorbeeld zijn we uitgegaan van een bepaalde gewichtsverhouding<br />

tussen de voor- en achteras. Verder hebben we de <strong>remkracht</strong>en aan de wielen<br />

uitgerekend voor een vertraging van 4 m/s 2 . We voeren nu dezelfde berekening<br />

uit voor een vertraging van 0 t/m 10 m/s 2 bij onze gegeven auto met een gewicht<br />

van 10.000 N verdeeld over de voor- en achteras in de verhouding 7:3.<br />

De tabel van fig. 5 geeft het resultaat weer. Controleer dit. Deze <strong>remkracht</strong>ver-<br />

Figuur 5: Overzicht van de <strong>remkracht</strong>en voor een vertraging van 0 t/m 10 m/s 2 .<br />

deling kunnen we in een grafiek zetten volgens fig. 6. Dit is de grafiek van de<br />

zgn. statische <strong>remkracht</strong>verdeling. Helaas wordt ten gevolge van het duikeffect<br />

van de auto alles ingewikkelder.<br />

1.4 Statische en dynamische as(wiel)belasting<br />

In het voorgaande hebben we een zekere gewichtverdeling tussen de vooras en<br />

de achteras aangenomen. Wanneer we echter het zwaartepunt van het voertuig<br />

weten dan kan de asbelasting bij stilstaand voertuig de zgn. statische asbelasting<br />

worden uitgerekend. Omgekeerd kan dit natuurlijk ook: Wanneer we het<br />

5


Frem achter (N)<br />

4000<br />

3000<br />

2000<br />

1000<br />

0<br />

0<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000<br />

Frem voor (N)<br />

7<br />

8<br />

9<br />

10 m/s2<br />

Figuur 6: Statische <strong>remkracht</strong>enverdeling waarbij uitgegaan wordt dat de gewichtverhouding<br />

voor en achter gelijk blijft.<br />

gewicht van de vooras en de achteras weten dan kan de horizontale zwaartepuntsligging<br />

worden bepaald. We doen dit met behulp van de drie evenwichtsvoorwaarden<br />

nl.:<br />

• de som van de horizontale krachten is nul;<br />

• de som van de verticale krachten is nul;<br />

• de som van de momenten is nul.<br />

Omdat de auto (nog) niet in beweging is zijn er geen horizontale krachten<br />

aanwezig. Van de verticale krachten weten we:<br />

Gewicht auto (N) = Fn voor + Fn achter of<br />

+ Gewicht auto (N) - Fn voor - Fn achter = 0<br />

We gaan dan uit van tegengestelde krachten. Ook de som van de momenten<br />

is gelijk aan nul. De relatie tussen de momenten komt tot uiting in de zgn.<br />

momentenstelling. Met deze stelling kunnen we de belasting van de achteras<br />

bepalen. Rechtsomdraaiende momenten gelden als positief en links omdraaiende<br />

momenten als negatief. Wanneer we fig. 7 bekijken dan kunnen we de<br />

vergelijking opstellen. Momenten t.o.v. de vooras:<br />

+ 1 m x 10.000 N - 2,5 m x Fna (N) = 0 (Som momenten = 0)<br />

Fna = 10.000 Nm / 2,5 m = 4000 N<br />

Fnv = 10.000 N - 4000 N = 6000 N (Som verticale krachten = 0)<br />

We hebben nu de asdruk voor en achter bepaald. Gaat het om de wieldrukken<br />

dan moeten de waarden door twee worden gedeeld. We nemen dan aan dat het<br />

zwaartepunt op de hartlijn van het voertuig ligt en dat we met 2 wielen per as<br />

te maken hebben.<br />

6


Figuur 7: Bepaling van de statische asdrukverdeling met behulp van de evenwichtsvoorwaarden.<br />

1.5 Dynamische as (wiel)belasting<br />

Tijdens het remmen zal ten gevolge van de ligging van het zwaartepunt de auto<br />

gaan duiken. Dit duikeffect zorgt ervoor dat de druk op de vooras groter wordt<br />

ten koste van de druk op de achteras. De asdrukken veranderen ten gevolge van<br />

de <strong>remkracht</strong>en. Dit is de zgn. dynamische asbelasting van een voertuig. Het<br />

houdt in dat tijdens het remproces de voorwielen een verhoudingsgewijs steeds<br />

grotere <strong>remkracht</strong> kunnen ontwikkelen dan de achterwielen. Met behulp van<br />

de momentenstelling kunnen we ook de dynamische asbelasting berekenen. We<br />

gaan weer uit van ons standaardvoertuig. We nemen een remvertraging aan van<br />

4 m/s 2 . De massa-traagheidskracht grijpt aan in het zwaartepunt (zh = 1 m,<br />

zv = 0,6 m). Deze traagheidskracht (volgens F = m x a) geeft een linksom<br />

draaiend koppel op het voertuig en veroorzaakt een duikeffect (fig. 8). Volgens<br />

F = m x a moet 4000 N aan <strong>remkracht</strong> worden opgebracht. Dit is tevens de<br />

massa-traagheidskracht zoals in het zwaartepunt van fig. 8 is aangegeven. Om<br />

de asdrukken bij deze vertraging uit te rekenen maken we weer gebruik van<br />

de momentenstelling. De <strong>remkracht</strong>en zelf grijpen aan op wegdekhoogte en<br />

veroorzaken geen moment. T.o.v. de vooras geldt:<br />

+ 1m x 10.000 N - 2,5 m x Fna (N) - 0,6 m x 4000 N = 0<br />

Fna = (10.000 - 2400) / 2,5 = 3000 N (afgerond)<br />

Fnv = 10.000 N - 3000 N = 7000 N<br />

Voor elke remvertraging kunnen we een dergelijke berekening uitvoeren. Het<br />

remsysteem zou deze wieldrukverandering moeten volgen en de <strong>remkracht</strong><br />

dienovereenkomstig aanpassen. Omdat er door het diameterverschil van de<br />

wielremcilinders een vaste lineaire <strong>remkracht</strong>verdeling in het remsysteem aanwezig<br />

is zal de praktische <strong>remkracht</strong>verdeling niet stroken met de (ideale) theoretische.<br />

Voor onze standaardauto hebben we voor de remvertragingen van 0<br />

7


Figuur 8: Ten gevolge van het duikeffect wordt de voorasbelasting groter en de achterasbelasting<br />

kleiner.<br />

t/m 10 m/s 2 de verschillende asbelastingen uitgerekend. Wanneer de asbelastingen<br />

bekend zijn dan kan ook de optimale <strong>remkracht</strong> worden bepaald. Deze<br />

<strong>remkracht</strong>en vormen t.o.v elkaar de zgn. ideale <strong>remkracht</strong>verdeling. De <strong>remkracht</strong>en<br />

zijn verkregen door de asdrukken met de wrijvingscoëfficiënten (µ) te<br />

vermenigvuldigen. Zie tabel fig. 9. In fig. 10 zijn de <strong>remkracht</strong>en grafisch tegen<br />

Figuur 9: Tabel van de ideale <strong>remkracht</strong>verdeling bij verschillende remvertragingen<br />

elkaar uitgezet. De gebogen, bolle lijn van de grafiek is de berekende ideale -na<br />

te streven- <strong>remkracht</strong>verdeling tussen de voor- en achteras wanneer we rekening<br />

houden met het duikeffect van het voertuig. Ideaal wil zeggen dat bij elke<br />

remvertraging voor elke as de bijbehorende wrijvingscoëfficiënt benut wordt.<br />

8


Frem achter (N)<br />

4000<br />

3000<br />

2000<br />

1000<br />

0<br />

0<br />

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000<br />

Frem voor (N)<br />

Figuur 10: De ideale, na te streven, <strong>remkracht</strong>verdeling van de ’standaard’auto<br />

Bijv.: wanneer we willen gaan remmen met een vertraging van 4 m/s 2 dan zal<br />

de <strong>remkracht</strong> van 1000 kg x 4 m/s 2 = 4000 N van ons voertuig volgens de<br />

tabel verdeeld moeten worden over de voor- en achteras met 2784 N en 1216<br />

N. Volgens deze verdeling is de benodigde wrijvingscoëfficiënt (µ) tussen banden<br />

wegdek voor elk wiel (as) 0,4. Het zal duidelijk zijn dat deze niet lineaire<br />

relatie mechanisch moeilijk te realiseren is. Een systeem met variabele wielremcilinderdiameter<br />

is weinig reëel. Wanneer we voor een vaste wielremcilinderverhouding<br />

kiezen dan zal van de ideale lijn worden afgeweken, aannemend<br />

dat de remdruk voor en achter gelijk is. Dit houdt in dat we voor verschillende<br />

remvertragingen voor de voor- en achteras verschillende wrijvingscoëfficiënten<br />

krijgen. Om de werkelijke <strong>remkracht</strong>verdeling weer te geven tekenen we nu een<br />

rechte lijn in de grafiek zodanig dat de kromme lijn zo goed mogelijk gedekt<br />

wordt. Het snijpunt van beide lijnen ligt dan op een vertraging van 7,4 m/s 2<br />

(fig. 11). In het voorbeeld komen we dan uit op een vaste verhouding van 3,5<br />

omdat bij een <strong>remkracht</strong> van 7000 N op de vooras een <strong>remkracht</strong> van 2000 N<br />

op de achteras ontstaat. Uit de werkelijke <strong>remkracht</strong>verdeling (de rechte) kunnen<br />

we de werkelijke µ-waarde halen. Voorbeeld bij een remvertraging van 4<br />

m/s 2 :<br />

Benodigde <strong>remkracht</strong>, volgens F = m x a is 4000 N.<br />

Praktische <strong>remkracht</strong>verhouding 3,5 (Frv / Fra)<br />

Remkracht voor 3,5 / 4,5 x 4000 N = 3111 N.<br />

Remkracht achter 889 N.<br />

Asdruk voor 6960 N en achter 3040 N (tabel fig. 9)<br />

Benodigde wrijvingscoëfficiënt voor (4 m/s 2 ):<br />

Remkracht voor / Asdruk voor = 3111 N / 6960 N = 0,45<br />

Benodigde wrijvingscoëfficiënt achter derhalve: 889 N / 3040 N = 0,29. Berekenen<br />

we dit ook voor de overige vertragingen dan ontstaat de tabel van fig.<br />

12.<br />

9


Frem achter (N)<br />

4000<br />

3000<br />

2000<br />

1000<br />

0<br />

0<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000<br />

Frem voor (N)<br />

6<br />

7 8<br />

Figuur 11: Voor de ideale <strong>remkracht</strong>verdelingslijn geldt per wiel (as): µ = a/g (g = 10 m/s 2 ).<br />

Voor de praktische <strong>remkracht</strong>verdeling zal de wrijvingscoëfficiënt per wiel (as) moeten verschillen<br />

om de gewenste vertraging te bereiken.<br />

Figuur 12: Tabel van de ideale <strong>remkracht</strong>verdeling bij verschillende remvertragingen<br />

9<br />

10<br />

10


Wanneer de bestuurder met 4 m/s 2 wil remmen, dan zullen de voorwielen een<br />

µ van 0,45 nodig hebben en de achterwielen 0,29. Ten opzichte van µ-ideaal<br />

(0,4) betekent dit dat de voorwielen overberemd zijn en dat bij een glad wegdek<br />

met een µ van 0,4 de voorwielen blokkeren. Bij een remvertraging van 8<br />

m/s 2 zullen de achterwielen een hogere µ nodig hebben dan de voorwielen.<br />

Wanneer maximaal 0,8µ geleverd kan worden zullen de achterwielen blokkeren<br />

(fig. 11). De voorwielen zijn overberemd en de achterwielen onderberemd<br />

tot 7,5 m/s 2 . Hierna zijn de achterwielen overberemd en de voorwielen onderberemd.<br />

Meestal rijden we op droog of nat asfalt (µ-max. 0,9) en zullen we alleen<br />

met blokkerende achterwielen te maken krijgen bij grote remvertragingen.<br />

Een remdrukbegrenzer kan er voor zorgen dat de remdruk vanaf bijv. 7,5 m/s 2<br />

niet verder kan oplopen. Het risico van blokkerende achterwielen wordt dan<br />

voorkomen. Onder gunstige omstandigheden is overberemming en onderberemming<br />

tijdens het rechtuit rijden geen probleem zolang de vereiste µ-factor<br />

maar gehaald kan worden. Bij remmen in de bocht ligt het anders omdat de<br />

drifthoeken van de banden gaan verschillen. We kunnen het voorafgaande ook<br />

grafisch voorstellen. Wanneer we bij een ideale <strong>remkracht</strong>verdeling het voertuig<br />

zullen afremmen met een vertraging van 4 m/s 2 dan zullen alle wielen een<br />

µ van 0,4 aan het wegdek onttrekken en zal de wielslip voor alle wielen gelijk<br />

zijn. Bij een reëele <strong>remkracht</strong>verdeling met een vertraging van 4 m/s 2 zullen de<br />

wielen van de voor- en achteras een verschillende wielslip vertonen (fig. 13).<br />

u<br />

u<br />

1,0<br />

0,8<br />

0,6<br />

0,4<br />

0,2<br />

0<br />

1,0<br />

0,8<br />

0,6<br />

0,4<br />

0,2<br />

0<br />

1,0<br />

Rechts voor Rechts achter<br />

0 20 40 60 80<br />

% slip<br />

100 %<br />

u<br />

0,8<br />

0,6<br />

0,4<br />

0,2<br />

0<br />

0 20 40 60 80<br />

1,0<br />

Links voor Links achter<br />

0 20 40 60 80<br />

100 %<br />

u<br />

0,8<br />

0,6<br />

0,4<br />

0,2<br />

0<br />

0 20 40 60 80<br />

% slip % slip<br />

Figuur 13: Alleen bij een ideale <strong>remkracht</strong>verdeling zal de wielslip voor alle wielen gelijk zijn.<br />

% slip<br />

100 %<br />

100 %<br />

11


1.6 Remdrukbegrenzing<br />

Het nadeel van de overberemming van de achteras kan betrekkelijk eenvoudig<br />

worden opgelost door het plaatsen van een remdrukbegrenzer. Een remdrukbegrenzer<br />

opgenomen in het achterremcircuit zorgt ervoor dat bij een bepaalde<br />

remdruk, de druk naar de achterwielen niet verder kan oplopen (zie fig. 14).<br />

Bij de vooringestelde druk sluit de klep 2 tegen de veerspanning 5 in. De remdruk<br />

in het achterwielcircuit blijft dan nagenoeg gelijk terwijl de remdruk voor<br />

verder kan oplopen evenredig met de pedaaldruk. Bij het monteren van een<br />

Figuur 14: Een remdrukbegrenzer zorgt ervoor dat de overberemming van de achteras wordt<br />

verminderd (tek. ATE).<br />

remdrukbegrenzer zal remdrukverhouding overeenkomstig fig. 15 verlopen.<br />

Figuur 15: Invloed van de <strong>remkracht</strong>begrenzer op de <strong>remkracht</strong>verdeling (tek. ATE)<br />

12


1.7 De remdrukregelaar<br />

Bij de remdrukbegrenzer heerst tot het bereiken van de constructief vastgelegde<br />

begrenzingsdruk een uitgangsdruk die gelijk is aan de ingangsdruk. Wordt de<br />

ingangsdruk (komende van de hoofdremcilinder) groter dan de begrenzingsdruk<br />

dan blijft de druk in de uitgaande leiding vanaf dat moment constant. Bij<br />

de remdrukregelaar zien we dat de uitgaande druk vanaf het afregelpunt in<br />

verminderde mate evenredig toeneemt met de ingaande druk. Er ontstaat dan<br />

een knik in de werkelijke <strong>remkracht</strong>verdelingslijn (zie fig. 16). De geknikte lijn<br />

Figuur 16: Bij de remdrukregelaar zien we dat de uitgaande druk vanaf het afregelpunt in verminderde<br />

mate evenredig toeneemt met de ingaande druk (tek. ATE).<br />

wordt verkregen door een <strong>remkracht</strong>regelaar die is uitgevoerd met plunjer (6)<br />

waarin zich een klepje (4) bevindt en een (voorgespannen) veer (7). De drukvermindering<br />

wordt verkregen omdat de ingaande druk werkt op een kleiner<br />

plunjeroppervlak dan de uitgaande druk. Bestudeer fig. 17. De vloeistof, vanaf<br />

de hoofdremcilinder komt bij A1 binnen en verlaat de remdrukregelaar bij<br />

kanaal A2. De vloeistof gaat via de inwendige kanalen van de remdrukregelaar<br />

en de openstaande klep 4. Op het afregelpunt zal de druk in de kamer 5 zo<br />

hoog oplopen dat de plunjer tegen de veerdruk in naar achteren (rechts) wordt<br />

gedrukt waardoor de klep 4 sluit. De effectieve oppervlakte van de plunjer is<br />

hierbij maximaal en wordt bepaald door de plunjerdiameter. Bij verder oplopen<br />

van de druk van de hoofdremcilinder (A1) zal de plunjer zich weer naar voren<br />

(links) bewegen waardoor de klep weer opent en vloeistof naar A2 wordt toegelaten.<br />

Het effectieve plunjeroppervlak is echter veel kleiner (de vloeistofdruk<br />

werkt alleen op de plunjerring). De daardoor oplopende druk bij A2 zorgt er<br />

voor dat de klep op een gegeven moment weer sluit. Door dit werkingsprincipe<br />

zal de druk naar de achterwielen (A2) altijd evenredig minder oplopen dan het<br />

oplopen van de hoofdremcilinderdruk. Er geldt immers:<br />

13


pA2 x A plunjer groot = pA1 x A plunjer klein + C (= veerdruk)<br />

Het drukverschil wordt dus bepaald door het verschil in het effectieve plunjeroppervlak.<br />

Figuur 17: De remdrukregelaar in doorsnede (tek. ATE)<br />

1.8 De lastafhankelijke remdrukregelaar<br />

Wanneer we nu de veerdruk afhankelijk maken van de voertuigbelasting dan<br />

wordt het knikpunt ook hiervan afhankelijk. Fig. 18 laat de praktische uitvoering<br />

zien met fig. 19 als de bijbehorende regelkarakteristiek.<br />

Figuur 18: Doorsnede van de lastafhankelijke remdrukregelaar (tek. ATE)<br />

14


Figuur 19: Grafiek van de lastafhankelijke remdrukregelaar (tek. ATE)<br />

1.8.1 Conclusie<br />

Ook een goed ontworpen remsysteem zal nooit onder alle omstandigheden optimaal<br />

functioneren. Het probleem zit onder meer in de verschillende bandwegdekcondities.<br />

Regen, ijs, beton, asfalt en klinkers geven steeds een andere<br />

µ-slip grafiek te zien (fig. 20) waardoor het remsysteem al snel overberekend is<br />

en de wielen door de ’onervarenheid’ van de bestuurder in het instabiele gebied<br />

raken waardoor de <strong>remkracht</strong> daalt en de bestuurbaarheid afneemt. Situaties<br />

waarbij de wielen op een verschillende ondergrond terechtkomen (bijv. een<br />

plas water op het wegdek), de zgn. µ-split situaties zijn uiteraard extra gevaarlijk.<br />

Ook het remmen in bochten en plotselinge overgangen van droog naar nat<br />

wegdek zijn omstandigheden waar zelfs de meest ervaren bestuurders moeite<br />

mee hebben. Om onder alle omstandigheden optimaal te kunnen remmen en<br />

sturen zal het remsysteem een zekere mate van eigen intelligentie moeten hebben.<br />

Door de wielsnelheden te meten kunnen andere noodzakelijke gegevens<br />

als wielversnelling en voertuigsnelheid worden berekend. Een antiblokkeersysteem<br />

meet het toerental van de wielen, berekent de noodzakelijke gegevens en<br />

bepaalt vervolgens of ingrijpen op de remdruk noodzakelijk is.<br />

Figuur 20: Verschillende wegdekcondities vragen om een aangepast remgedrag. Een antiblokkeersysteem<br />

(ABS) kan er voor zorgen dat er altijd in het stabiele gebied geremd wordt.<br />

15


2 Vragen en opgaven<br />

1. Hoeveel bedraagt de maximaal haalbare remvertraging bij een maximale<br />

wrijvingscoëfficiënt tussen band en wegdek van 0,65?<br />

2. Hoe groot is de benodigde <strong>remkracht</strong> (vraag 1) als de voertuigmassa<br />

1200 kg bedraagt?<br />

3. Tussen de vertraging en de wrijvingscoëfficiënt zit de factor 10. Geef hiervoor<br />

een verklaring.<br />

4. Wat verstaat men onder statische asdrukken?<br />

5. Wat verstaat men onder <strong>remkracht</strong>verdeling in het algemeen?<br />

6. Hoe wordt de <strong>remkracht</strong>verdeling bij een conventioneel remsysteem verkregen?<br />

7. Wat verstaat men onder dynamische asdrukken?<br />

8. Wat verstaat men onder dynamische <strong>remkracht</strong>verdeling?<br />

9. Hoe luiden de 3 evenwichtsvoorwaarden?<br />

10. Bereken met behulp van de momentenstelling de asdrukken van een stilstaand<br />

voertuig wanneer de wielbasis 2,9 meter bedraagt, het zwaartepunt<br />

zich 1,25 m vanaf de hartlijn van de vooras bevindt en het voertuig<br />

14000 N weegt.<br />

11. De inwendige overbrengverhouding van een remsysteem bedraagt 25<br />

Nm/bar Er wordt geremd met een druk van 20 bar. Hoeveel bedraagt<br />

de <strong>remkracht</strong> van het wiel wanneer de belaste straal 0,31 m is?<br />

12. Teken naar eigen inzicht het zwaartepunt van de auto afgebeeld in fig.<br />

21. Vermeld tevens zh en zv.<br />

Figuur 21<br />

13. Bepaal de wielstraal wanneer de bandenmaat gegeven is nl.: 205/50 VR<br />

16.<br />

14. De auto van vraag 10 remt met een vertraging van 5 m/s 2 . De hoogte van<br />

het zwaartepunt ten opzichte van het wegdek bedraagt 0,65 m . Bereken<br />

16


de asdrukken onder deze omstandigheden.<br />

15. Hoeveel N bedraagt de <strong>remkracht</strong> aan de vooras wanneer een auto met<br />

een gewicht van 12500 N remt met 7 m/s 2 en de <strong>remkracht</strong>verhouding<br />

3 (Frv / Fra) is.<br />

16. Wat verstaat men onder ideale <strong>remkracht</strong>verdeling?<br />

17. Bereken met behulp van fig. 11 de <strong>remkracht</strong>verhouding (Frv/Fra) voor<br />

3, 6 en 9 m/s 2 wanneer er sprake zou zijn van een ideale <strong>remkracht</strong>verdeling.<br />

18. Wanneer is de <strong>remkracht</strong>verhouding tussen de voor- en achteras een constante<br />

grootheid?<br />

19. Zal het blokkeren van de voorwielen tijdens maximaal remmen van een<br />

voertuig optreden bij relatief hoge of lage wrijvingscoëfficiënten? Verklaar<br />

het antwoord.<br />

20. Zal tijdens het afremmen de wielslip voor alle wielen gelijk zijn? Verklaar<br />

het ja/nee antwoord.<br />

21. Toon aan dat de <strong>remkracht</strong>verhouding in het gebied waarin de <strong>remkracht</strong>begrenzer<br />

in werking komt niet meer constant is.<br />

22. Wat is het verschil tussen een <strong>remkracht</strong>begrenzer, een <strong>remkracht</strong>regelaar<br />

en een lastafhankelijke <strong>remkracht</strong>regelaar?<br />

17

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!