I/T[ratt
304
1986
Provning av en tilåssystem
Vinterpro v 7985 för värdering a v förslag till
revision av ECE Reg 73, Annex 73
Olle Nordström
Vag-06/1 Tmi/Ir-
Statens väg- och trafikinStitut (VTI) . 58 1 a 1 Linköping
IIIStltlItEt Swedish Road and Traffic Research institute . 358 1 o 1 Linköping Sweden
VHramtt
304
1986
Pra vning av en tilåssystem
Vinterpro v 7985 för värdering a v förslag till
revision av ECE Reg 73, Annex 73
Olle Nordström
Vög' 00/7 Tmflk-
Statens väg- och trafikinstitut (VTI) . 58 1 o 1 Linköping
FÖRORD
I denna rapport redovisade undersökningar har utförts av Statens Väg- och
trafikinstitut (VTI) och Statens Teknologiske Institutt (STI) i samverkan.
Projektet har från svensk sida bekostats av Trafiksäkerhetsverket och VTI. STI har arbetat på uppdrag av norska Vegdirektoratet. Kostnaderna för de av VTI iordningställda provbanorna i Orsa delades mellan VTI och STI. Prov banorna utnyttjades samtidigt för av varandra oberoende provserier utförda dels av VTI under ledning av överingenjör Olle Nordström dels av STI under ledning av överingenjör Per Karlsen. STI medförde två personbilar som enligt planerna också skulle få disponeras för prov av VTI. På grund av tekniska problem och sjukdomsfall hann VTI-gruppen endast prova den ena av de norska personbilarna. STI provade den återstående personbilen delvis intrumenterad med VTIs utrustning. Värdefull hjälp vid försöken erhölls av personal från Statens Trafiklärerskole som ställde en tung fordonskombina-tion med antilåssystem till STIs förfogande samt av Svein Svenningsen från Bil och Rekvisita i Oslo. En av personbilarna, en Honda Prelude ställdes till
förfogande av Hasco Motor A/S.
Orsa kommun har välvilligt ställt Orsa flygfält till VTIs förfogande för proven och hjälp har också erhållits från Vägförvaltningen i Mora.
Förutom författaren ingick i VTIs försöksgrupp Sven-Åke Lindén som ansvarig för VTIs fältförsöksutrustning och tunga provfordon samt prov-förare, Harry Sörensen som ansvarig för mätteknisk utrustning och primär databehandling samt Arne Ågren som ansvarig för iordningställande och drift av provbanorna. Författaren var provförare vid VTIs personbilsprov och har också utfört datautvärderingen. I STIs grupp ingick utöver Per Karlsen, Magne Weum och Villy Skaug.
De av STI utförda proven har redovisats utförligt i en separat rapport på norska utgiven av STI, författad av Per Karlsen med titeln "Låsningsfrie bremser. Vurdering av nye bestemmelser i ECE Reg 13, Annex 13". Genom vänligt medgivande av STI har STI:s resultat i stora delar kunnat redovisas även i denna rapport.
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
Figurförteckning Lists of figures Sid REFERAT I ABSTRACT II SAMMANFATTNING III SUMMARY VI l BAKGRUND 1 2 SYFTE 2 3 METOD 3 3.1 Provfordon 3 3.2 Provbana 3 3.3 Provningsutrustning 4 3.4 Provningsprogram 54 LUFTFÖRBRUKNINGSPROV ENLIGT ECE 8
4.1 Syfte 8
4.2 Provfordon 8
4.3 Omfattning 8
4.4 Metod 9
4.5 Resultat 9
4.6 Diskussion och slutsatser 10
5 FRIKTIONSUTNYTTJANDEPROV ENLIGT ECE 13
5.1 Syfte 13
5.2 Provfordon 13
5.3 Omfattning 13
5.4 Utförande 14
5.5 Resultat 15
5.6 Diskussion och slutsatser 15
6 "SPLIT FRICTION" PROV ENLIGT ECE 19
6.1 Syfte 19
6.2 Provfordon 19
6.3 Utförande 19
6.4 Resultat 20
6.5 Diskussion och slutsatser 21
7 KURVBROMSNINGSPROV ENLIGT 26
VTI-FÖRSLAG TILL ECE
7.1 Syfte 26
7.2 Provfordon 26
7.3 Utförande 26
7.4 Resultat 28
7.5 Diskussion och slutsatser 29
Sid
8 JÄMFÖRANDE FRIKTIONSMÄTNINGAR MED 34
FRIKTIONSMÄTVAGNARNA BVII OCH BV12 SAMT EN PERSONBIL OCH EN LASTBIL
8.1 Syfte 34
8.2 Provfordon 34
8.3 Utförande 34
8.4 Resultat 35
8.5 Diskussion och slutsatser
9 HASTIGHETENS INVERKAN PÅ SYSTEMFUNKTION 38
OCH UTNYTTJAD FRIKTION VID BROMSNING
MED ANTILÅSSYSTEM PÅ ISBANA
9.1 Syfte 38
9.2 Metod 38
9.3 Resultat 38
9.4 Diskussion och slutsatser 39
10
BROMSNING VID ÖVERGÅNG FRÅN LÅG
41
TILL HÖG FRIKTION
10.1 Syfte 41
10.2 Provfordon 41
10.3 Utförande 41
10.4 Resultat 42
10.5 Diskussion och slutsatser 43
Bilaga 1 Fordonsdata
Bilaga 2 ECE Reglemente 13 Annex 13 (Förslag)
Figur 3.1 #.1 #.2 5.1 5.2 5.3 6.1 6.2 6.3 6.4 7.1 7.2 7.3 Figurförteckning
Dubbdäcksvält för preparering av isbanor.
Resultat av luftförbrukningsprov för antilåssystem enligt
ECE Reg 13, Annex 13. (Rev förslag dec 198Q.) Tvåaxlig
släpvagn med WABCO ABS provad vid totalvikt 20 ton på
isbana. Översiktsdiagram.
Resultat av luftförbrukningsprov för antilåssystem enl ECE
Reg 13 Annex 13 (Reviderat förslag dec 198#). Tvåaxlig
släpvagn med WABCO ABS provad vid totalvikt 20 ton på isbana. Datatabell.
Resultat av mätningar avseende antilåssystems friktions utnyttjande enligt ECE-förslag till provmetod. Grunddata. Resultat av mätningar avseende antilåssystems .friktions utnyttjande enligt ECE förslag till provmetod. Översikts diagram.
Exempel på isfriktion med höga värden inom ett smalt slipområde.
Resultat av "split friction" prov med antilåssystem enligt ECE-förslag. Grunddata.
Resultat av "split friction" prov med antilåssystem jämförda med förslag till ECE-krav, teoretiskt möjlig prestation samt av WABCO förslag till ECE krav. Resultat av "split friction" prov med antilåssystem jämförda med ECE-förslag till minimikrav.
Bromssträcka från 50 km/h på en "split friction" bana.
Jämförelse mellan antilåssystem med individuell reglering och s k "select low" reglering för olika värden på den låga friktionskoefficienten.
Bana för kurvbromsningsprov enligt svenskt förslag till ECE-prov utarbetat av VTI.
Resultat av antilåsbromsprov vid ingång i kurva med 100 m radie på isbana. Grunddata.
Resultat av antilåsbromsprov vid ingång i kurva med 100 m radie på isbana. Samband mellan stabilitet, styrbarhet och bromsförmåga. VTI RAPPORT 304L Sid 11 17 18 19 23 24 25 26 32 33 311
Figur
Sid
8.l VTI friktionsmätvagn BVll. 37
8.2 VTI friktionsmätvagn BVIZ. 37
8.3 Resultat av jämförande friktionsmätningar på isbana med 38
friktionsmätvagnarna BVll, BVlZ, en personbil och en lastbil. Mätserie 1.
8.4 Resultat av jämförande friktionsmätningar på isbana och 38
grusbana med bromsvagn BVIZ, en personbil och en lastbil. Mätserie 2.
9.1 Resultat av antilåsbromsprov från hög hastighet. Audi 40
100 cc Avant med dubbade däck. Hastighet som funktion av tid.
List of figures
Figure Side
3.1 Multiwheel trailer with studded tyres for conditioning of 7
ice tracks.
4.1 Results of air consumption tests according to ECE 11
Reg.13, Annex 13 (Draft proposal Dec 1984). Two axle
drawbar trailer with WABCO ABS tested at grossweight 20.000 kg on an ice track. Overview diagram.
4.2 . Results of air consumption tests according to ECE Reg. 12
' 13, Annex 13 (Draft proposal Dec 1984). Two axle
drawbar trailer with WABCO ABS tested at grossweight 20.000 kg on an ice track. Basic data.
5.1 Results of measurements of friction utilization 17
according to ECE proposed test method. Basic data.
5.2 Results of measurements of friction utilization 18
according to ECE proposed test method. Overview diagram.
5.3 Example of ice friction with high values within a narrow 19
slip range.
6.1 Results from "split friction" tests with antilock systems. 23
Basic data.
6.2 Results from "split friction" tests with antilock systems 24
compared with proposed ECE requirements,
theoretically possible "split" efficiency and WABCO proposal for ECE requirements.
6.3 Results from "split friction" test with antilock systems 25
compared with ECE proposed minimum requirements.
6.4 Braking distance from 50 km/h on a "split friction" 26
track. Comparison between antilock system with individual control and so called "select low" control for different values on the low coefficient of friction.
7.1 Braking in a turn test track according to Swedish 32
proposal for an ECE-test established by VTI.
7.2 Results from antilock braking in a turn tests on ice with 33
100 m radius. Basic data.
7.3 Results from antilock braking in a turn tests on ice with 34
100 m radius. Relation between stability, steerability and braking performance.
Figure Side
8.1 VTI friction measurement trailer BVll. 37
8.2 VTI friction measurement vehicle BVlZ. 37
8.3 Results from comparative measurements on an ice track 38
with friction measurement vehicles BVll, BVlZ, a passenger car and a truck. Measurement series l.
8.# Results from comparative measurements with friction 38
measurement vehicle BV12, a passenger car and a truck. Measurement series 2.
9.1 Results from high speed antilock brake tests. Audi 40
100 cc Avant with studdes tyres. Speed as a function of time.
Provning av antilåssystem
Vinterprov 1985 för värdering av
förslag till revision av ECE Reg 13, Annex 13 av Olle Nordström
Statens väg och trafikinstitut (VTI)
581 01 LINKÖPING
REFERAT
Det redovisade arbetet utgör ett led i framtagandet av svenska bestäm-melser för antilåssystem som, så långt möjligt med hänsyn till svenska vinterförhållanden, överensstämmer med kommande ECE-bestämmelser. En serie isbaneprov har utförts för experimentell prövning av metodik och prestandakrav enligt förslag till reviderade ECE bestämmelser för antilås-system samt ett vid VTI utarbetat kurvbromsningsprov på isbana som från svensk sida föreslagits ingå i ECEs provningsföreskrifter. Proven enligt ECE-förslaget har omfattat luftförbrukning för tunga fordon, friktionsut-nyttjande på homogena underlag med is som lågfriktionsyta och fastfrusen sand som högfriktionsyta, samt på underlag med osymmetrisk friktion s k "split friction", samt anpassningsförmåga vid övergång från låg till hög friktion. Utöver prov utförda av Statens Väg- och Trafikinstitut (VTI) redovisas även motsvarande prov utförda av Statens Teknologiske Institutt (STI) på samma provbanor parallellt med VTI men med andra fordon. Sammanlagt provades två lastbilar, två tunga släpvagnar och tre personbilar av VTI och STI.
II
Testing of antilock systems Winter tests 1985 for evaluation of draft revision of ECE Reg. 13 Annex 13.
by Olle Nordström
Swedish Road and Traffic Research Institute 581 Gl LINKÖPING
ABSTRACT
The reported investigations are intended to support the work of establishing more stringent regulations for antilock brake systems in Sweden and Norway where the performance under winter conditions is very important.
A series of tests on ice tracks have been conducted in order to evaluate test methods and requirements according to the draft revision of ECE regulations for antilock brake systems on an experimental basis.
In addition tests were also made according to a braking in a turn test on ice
developed by the Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI) that has
been proposed to ECE by Sweden.
The ECE tests have comprised air consumption for air brake antilock systems, friction utilisation on high and low friction surfaces as well as on a split friction surface. Furthermore adaptation ability when passing from low to high friction was tested.
Besides results from tests conducted by VTI, corresponding test results produced by the National Institute of Technology of Norway (STI) using the same test track are also reported. In total VTI and STI tested two trucks, two full trailers and three passenger cars.
III
Provning av antilåssystem
Vinterprov 1985 för värdering av
förslag till revision av ECE Reg 13, Annex 13 av Olle Nordström
Statens väg- och trafikinstitut (VTI)
581 01 LINKÖPING
SAMMANFATTNING
Inom ECE pågår revidering av bestämmelser för antilåssystem med svensk medverkan genom en expert vid VTI. Som ett led i detta arbete har under året en serie isbaneprov utförts på Orsa flygfält för praktisk prövning av förslag till provmetoder och prestandakrav. Proven har genomförts med finansiellt stöd från Trafiksäkerhetsverket och i samverkan med Statens
Teknologiske Institutt i Norge (STI).
Proven har för VTIs del omfattat
- Luftförbrukningsprov med tung tvåaxlig släpvagn
- Prov avseende friktionsutnyttjande på homogen is och s k "split
friction"-underlag för en lastbil och två personbilar vid bromsning på rak kurs
- Prov enligt VTI-förslag avseende stabilitet, styrförmåga och
broms-förmåga vid bromsning i kurva med två personbilar
- Prov rörande hastighetens inverkan på systemfunktion och utnyttjad
friktion.
- Uppförande vid plötslig friktionsförändring under bromsning från låg till
hög friktion.
STI utförde motsvarande prov med en tung lastbil, en tung släpvagn och en personbil.
IV
Luftförbrukningsproven utfördes på homogen is med en fullastad släpvagn. Resultaten visade i likhet med tidigare prov utförda med tom släpvagn på hög friktion att den av svenska bestämmelser begränsade tankvolymen är otillräcklig för att de antilåssystem som nu marknadsförs i Sverige med säkerhet skall kunna uppfylla kraven enligt ECE-förslaget. För detta krävs en ökning på minst 50% av nu tillåten volym. Liknande resultat erhölls av STI. Vid STI-proven erhölls fjäderbromsansättning och katastrofbromsan-sättning med originalutrustningen på släpvagnen.
Proven avseende antilåssystemens förmåga att utnyttja tillgänglig friktion visade som väntat att den av ECE föreslagna provmetoden för friktions-bestämning genom bromsning av en av fordonets axlar ofta ger en underskattning av den faktiskt tillgängliga friktionen. Friktionsutnyttjande på över 100% erhölls därför på bra system. Resultaten visade dock också att tryckluftbromsade fordon inte alltid uppfyller kraven vid prov på is ens med de bästa tillgängliga antilåssystemen. Metoden kräver ingrepp i det provade fordonets bromssystem som måste anpassas efter egenheter för varje enskild fordonstyp. Enkla klämanordningar på bromsslangarna visade sig kunna förstöra dessa vid prov vid låg temperatur.
Prov med alternativa friktionsreferenser utfördes också. Dessa uppmättes med provfordonet bromsat med låsta hjul samt med två olika friktionsmät-vagnar BVlZ och BVll. Prov med låsta hjul är den från provningsteknisk synpunkt minst komplicerade metoden och gav med dubbade däck på is friktionsvärden nära dem som erhölls med övriga metoder. Friktionsmätning med BV12 med PIARCs ribbmönstrade mätdäck och cirka 14% slip samt med BVll, utrustad med ribbmönstrat mätdäck enligt ISO-förslag till friktionsmätningsstandard, gav värden som nära överensstämde med ECE-metodens i de fall denna gav friktionsutnyttjande i närheten av 100%. Lufttemperaturen låg under försöksperioden i närheten av -200C.
Proven på bana med "split friction" visade att samtliga fordon uppfyllde av ECE uppställda krav. Lågfriktionssidan hade för odubbade däck en friktions-koefficient enligt ECE på cirka 0,1 och för dubbade däck ca 0,2. På högfriktionssidan erhölls oberoende av däcktyp friktionskoefficienter mel-lan 0,4 och 0,6. ECE kraven på "split friction" prestanda påvisas vara så lågt
ställda att fordon med total anpassning till lågfriktionssidan kan bli godkända.
Kurvbromsningsprov enligt VTI-förslag genomfördes för VTIs del endast med två personbilar. Dessa hade antilåssystem med olika reglerstrategi. Skillnad
i prestanda erhölls i första hand vid kurvbromsningsprovet, där
kurvtagningsförmågan under bromsning var påtagligt sämre för den ena på grund av att ett framhjul tilläts gå till låsning. Föreslagna prestandakrav uppfylldes dock även av bilen med detta system. Proven genomfördes med dubbade däck av samma fabrikat (Gislaved). STI utförde prov med en personbil, en lastbil och en släpvagn. Även dessa fordon uppfyllde föreslagna
krav.
Proven rörande hastighetens inverkan på systemfunktion och utnyttjad friktion visade inte på något nämnvärt hastighetsberoende vid antilåsbroms
ning i hastighetsintervallet 100 km/h till ca 5 km/h.
Proven rörande prestanda vid övergång från låg till hög friktion visade att antilåssystemen anpassade bromsverkan efter de ändrade betingelserna med acceptabel snabbhet.
VI
Testing of antilock systems Winter tests 1985 for evaluation of draft revision of ECE Reg. 13 Annex 13.
by Olle Nordström
Swedish Road and Traffic Research Institute 581 01 LINKÖPING
SUMMARY
The ECE is conducting a revision of the regulations for anti-lock systems with Swedish participation through an expert at the VTI. As part of this work, a series of tests on ice surfaces has taken place at Orsa airfield for experimental assessment of proposed test methods and performance requirements. The tests have been performed with financial support from the Traffic Safety Office and in cooperation with the Norwegian National
Institute of Technology (STI).
For the VTI's part, the tests have covered:
Air consumption with a heavy, two-axle trailer.
- Friction utilisation on homogenous ice and "split friction" surfaces
braking in a straight line. Tests were conducted with a lorry and two cars.
- Stability, steering and retardation capacity when braking in a curve.
Tests were conducted with two cars.
Influence of speed on antilocksystem behavior and utilized friction. Behaviour due to sudden change of friction during braking from low to high friction.
The STI has carried out corresponding tests with a heavy lorry, a heavy full trailer and a passenger car.
VII
The air consumption tests by VTI were conducted on homogenous ice with a fully laden trailer. As in earlier tests with an unladen trailer on high friction, the results showed that the tank volume as limited by Swedish regulations is insufficient for the anti-lock systems now being marketed in Sweden if the safety level is to meet the demands set out in the ECE proposal. To achieve this level, an increase of at least 50 % on the currently permitted volume is required. Similar results were obtained by STI. In the STI tests springbrake application and application of automatic braking occurred with the original equiment on the trailer.
As expected, the tests of the antilock systems capacity to utilise available friction showed that the methods proposed by the ECE for determining friction through braking one of the vehicle's axles often lead to an underestimation of the actual friction available. Friction utilisation of over 100 % was thus obtained with efficient systems. On the other hand the results also showed that air braked vehicles not always meet the require-ments when tested on ice even with the best available antilock systems. The method requires modifications to the braking system of the vehicle tested which must be adapted to the characteristics of the particular type of vehicle. Simple squeezing devices on the brake hoses caused damage when used at low temperature.
Tests have also been performed with alternative friction references. These were measured with the vehicle braked with locked wheels and with two different friction measuring vehicles, BVIZ and BVll, which measure friction with & special test tyre rolling at constant slip.
From the technical aspect, the locked wheel friction measurement is the least complicated method. With studded tyres on ice, it gave friction values similar to those obtained with other methods. Friction measurement with the BVlZ fitted with PIARC's ribbed test tyre and about 14 % slip, and with the BVll fitted with a ribbed test tyre with ASTM rubber in the tread and about 15 % slip, as in the ISO method for friction measurement TR 8349, provided values closely agreeing with the ECE method in those cases where this gave a friction utilisation of about lOO %. The air temperature during the tests was close to -200C.
VIII
Tests on a track with "split friction" showed that all vehicles fulfilled the demands set by the ECE. For normal road tyres, the low friction side gave a friction coefficient according to the ECE of about 0.1 and with studded tyres about 0.2. The high friction side gave values between 0.4 and 0.6 regardless of tyre type. The ECE requirements for split friction performance is shown to be so low that systems that completely adapt to the low friction side can
meet them under certain conditions.
Tests with braking in a curve according to the VTI's proposal were carried out with two cars by VTI. These had anti-lock systems with different control strategies. Difference in performance was obtained primarly in the test with braking in a curve, where cornering performance during braking was tangibly poorer for one car since on of the front wheels was permitted to lock. However, the proposed performance requirements were fulfilled also by this car. The tests were conducted with studded tyres of the same typ (Gislaved). STI conducted tests with a car, a truck and a trailer. Also these vehicles met the proposed performance levels.
The tests concerning the influence of speed on antilock system behaviour and utilized friction indicated that this is not significant in the speed range
from 100 km/h to about 5 km/h.
The tests on performance in transition from low to high friction showed that the anti-lock systems modified the braking effect according to changes in surface conditions with acceptable speed.
l BAKGRUND
Vid bromsning i kritiska situationer är sannolikheten för hjullåsning påtaglig speciellt vid vinterväglag. Detta medför att fordonet förlorar stabilitet och styrförmåga och oftast också att bromssträckan förlängs, vilket ökar olycksrisken. Insikten om detta problem har. lett till utvecklingen av s k antilåssystem även benämnda låsningsfria bromsar som nu finns tillgängliga som extra utrustning på många personbilar och tunga fordon och i vissa fall är standardutrustning.
Eftersom ett dåligt fungerande antilåssystem kan innebära en ökad olycks-risk är det angeläget att komplettera nuvarande bromsbestämmelser med bestämmelser rörande antilåssystems funktion och prestanda.
I de internationella bromsbestämmelser som utarbetats inom FN-organisa-tionen Economic Commission for EurOpe, ECE Reglemente nr 13, finns sedan länge särskilda bestämmelser för antilåssystem i reglementets annex 13. Dessa bestämmelser har ansetts vara i behov av revision och ett förslag till sådan förelåg i december 1984. Från svensk sida deltog författaren av
denna rapport (Olle Nordström VTI) i detta arbete.
Sverige har som målsättning att tillämpa av ECE utarbetade broms-bestämmelser så långt detta är möjligt utan att åsidosätta av speciella svenska förhållanden betingade krav. Då speciella bestämmelser för antilås-system ännu är mycket ofullständiga är det angeläget att värdera förutsätt ningarna för ett svensk antagande av ECE förslaget. För detta förelåg behov av kompletterande praktiska prov främst beträffande luftförbrukning på tunga släpvagnar, bestämning av friktionsutnyttjande samt provning av prestanda hos marknadsförda system för personbilar.
2 SYFTE.
Undersökningarna har haft följande syfte.
- Framtagande av experimentellt underlag för bedömning av
tillämpbar-heten för nordiska vinterförhållanden av ECEs rapportörgrupp GRRF föreslagna provmetoder och kravspecifikationer för antilåssystem. Bedömningsunderlaget skulle omfatta resultat avseende såväl person-bilar som tunga fordon.
- Framtagande av kompletterande experimentellt underlag för bedömning
av tillämpbarheten av det från svensk sida föreslagna kurvbromsnings-provet på isbana som tills vidare inte antagits av GRRF . Bedömnings-underlaget skulle för VTI avse personbilar och för STI såväl personbil som tunga fordon.
- Framtagande av data avseende samband mellan friktionsmätvärden
erhållna med provfordon enligt ECE-metod och friktionsmätvärden erhållna med VTIs friktionsmätvagnar BVll och BVlZ samt data avseende samband mellan friktion och hastighet vid bromsprov med antilåssystem på is.
3 METOD
3. l Provfordon
Vid proven användes följande fordon av VTI
1. En treaxlig tung lastbil SCANIA TllZ 6x2 med WABCO ABS
antilåssystem.
2. En tvåaxlig tung släpvagn BRIAB med WABCO ABS antilåssystem.
3. En stor framhjulsdriven personbil Audi 100 cc Avant med Bosch
ABS antilåssystem.
#. En mindre framhjulsdriven sportbil Honda Prelude med Honda ALB
antilåssystem. Av STI provade fordon var
5. En tvåaxlig tung lastbil, Mercedes Benz 192848 med WABCO ABS
antilåssystem.
6. En tväaxlig tung släpvagn, ISTRAIL med WABCO ABS antilås
system.
7. En stor bakhjulsdriven personbil, BMW 528i med Bosch ABS
antilåssystem.
Samtliga lastfordon provades med standarddäck av fabrikat Michelin. Personbilarna provades med dubbdäck av fabrikat Gislaved med 104 resp 100 dubbar på Audi och Honda samt av fabrikat Fulda med 104 dubbar på BMW. Audibilen provades också med standarddäck av fabrikat Goodyear.
Utförliga fordonsdata anges i Bilaga 1.
3.2 Provbana
Försöken utfördes på Orsa flygplats som är 1.000 m lång och 30 m bred. Väglutningen i banans längdriktning är ca 1 %. Banan var isbelagd och på de delar som utnyttjades för mätning av antilåssystemens friktionsutnyttjande preparerad med en av VTI konstruerad dubbdäcksvält (Fig 3.1). Normalt körs välten mellan varje försök för att motverka poleringstendenser men detta visade sig onödigt under rådande väderleksbetingelser med temperaturer
mellan -150C och -250C.
För mätning av bromsverkan på s k "split friction" dvs med olika friktion för höger- och vänsterhjul tillverkades en högfriktionsbana genom vatten-sandning dvs omväxlande vatten-sandning och vattning av en bana med 2,5 m bredd och 90 m längd. För att få lägsta möjliga friktion lades ett nytt isskikt vid sidan av sandbanan som inte dubbpreparerades. Då den använda sanden bäst karakteriseras som grus används i fortsättningen benämningen "grusbana".
3.3 Provningsutrustning
För mätning och registrering av hastighet som funktion av tid, utgångs-hastighet vid bromsansättning, bromssträcka och bro mstid använde både VTI och STI en beröringsfri Optisk mätare Leitz Correvit L Digital vid person-bilsproven. Vid lastbilsproven användes utrustning med 5:e hjul. VTI använde en egen konstruktion medan STI hade en av Volvo konstruerad utrustning. För rattvinkelmätning använde VTI på personbilarna en digital vinkelmätare ingående i en automatstyrningsutrustning tillverkad av VTI och på lastbilen en potentiometer kopplad till rattstången.
STI använde en linjärrörelsemätare DCR-100 kopplad till bilarnas styrlänk-system.
För tryckmätning använde VTI tryckmätare av fabrikat Kistler samt direkt-avlästa manometrar. STI använde tryckgivare av fabrikat Hottinger samt direktavlästa manometrar.
För retardationsmätning användes utöver hastighet - tid - väg samband
också elektroniska retardationsmätare av såväl VTI (Sundstrand Data
Control, Donner) som STI (Schaevitz).
För slipmätning vid friktionsbestämning använde VTI på lastbilen en utrust ning av egen konstruktion kopplad till antilåssystemets hjulhastighets-sensorer med direktvisning på visarinstrument.
För registrering använde såväl VTI som STI en ljusstrålskrivare av fabrikat ABM Ultralett MS- 10- 120.
VTI använde dessutom vid en stor del av personbilsförsöken registrering via en Rockwell AIM mikrodator med specialutbyggnad och med datalagring på magnetband. Vid lastbilsproven användes i viss utsträckning en
telemetri-utrustning av fabrikat Johne + Reilhofer (rfe) för överföring av data från
lastbilen till en stationär husvagn.
3.4 Provningsprogram
Provningsprogrammet omfattade för VTI
Luftförbrukningsprov med tung släpvagn (BRIAB) med olika tryckluft-tankstorlekar.
Friktionsutnyttjandeprov med en tung lastbil (SCANIA) och två person-bilar (Audi och Honda).
/
- "S'plit-friction'hprov med samma fordon som i föregående punkt.
- Kurvbromsningsprov enligt VTI-förslag med två personbilar (Audi och
Honda).
Jämförande friktionsmätningar med VTIs friktionsmätvagnar BVll och BVlZ samt en personbil (Audi) och en lastbil (SCANIA).
Studier av utnyttjad friktionskoefficient vid antilåsbromsning som
funktion av hastigheten med en personbil (Audi) och en lastbil (SCANIA).
Studier av antilåssystemets förmåga till anpassning av bromsverkan vid
passage från låg till hög friktion med två personbilar (Audi och Honda).
ProvningSprogrammet för STI'omfattade
Lufförbrukningsprov med tung lastbil (MBl928-il8) och tung släpvagn
(ISTRAIL) med fjäderbroms.
Friktionsutnyttjandeprov på isbana och grusbana med tung lastbil
(MBl928-ll8) och tung släpvagn (ISTRAIL) samt en personbil (BMWSZSi).
"Split friction"-prov med samma fordon som i föregående punkt.
Bromsning vid övergång från låg till hög friktion med samma fordon som i
föregående punkt.
Bromsning vid övergång från hög till låg friktion med samma fordon som i föregående punkt.
Bromsning i kurva enligt VTI-förslag med samma fordon som i föregå-ende punkt.
Bromsning med antilåssystem bara på släpvagn resp bara på lastbil.
Resultaten av STIs provningar redovisas delvis i denna rapport i jäm förande syfte. Detaljerande redovisning återfinnes i STIs publikationer
"Låsningsfrie Bremser Vurdering av nye bestemmelser i ECE Reg 13.
Annex 13" av Per Karlsen med ordernr ISBN 82-#567 O366-O utgiven oktober 1985.
i ur 3. Dubbdäcksväit för preparering av isbanor
i ur 3. Muitiwheei trailer with studded tyres for conditioning of ice
tracks
4 LUFTFÖRBRUKNINGSPROV ENLIGT ECE
4.1 Syfte
Undersökning av om ECE kraven på luftförbrukning för antilåssystem till tunga släpvagnar kan uppfyllas med den enligt svenska bromsbestämmelser största tillåtna trycklufttankvolymen 12 gånger 2/3 av bromscylindrarnas slagvolym.
#.2 Provfordon
Tung tvåaxlig släpvagn av fabrikat BRIAB SZP-20-85 med BPW axlar och WABCO antilåssystem. Bromscylinderstorlek 30 på framaxel och 20 på bakaxel. Orginal trycklufttankvolym #0 l fördelad på två tankar om 20 1 med ofullständig tryckutjämning. Tryckförlust i främre tanken ger inte tryckför-lust i den bakre. Tryckförtryckför-lust i den bakre tanken medför däremot tryckförlust också i den främre. Totalvikt 20 ton. Mer detaljerade fordonsdata ges i bilaga 2.
#.3 Försöksomfattning
Prov utfördes med tre olika trycklufttankvolymer.
l. Originalutförande med maximalt tillåtna 40 l fördelade på två separata tankar om 20 1 med ofullständig tryckutjämning mellan tankarna. 2. Framaxelns tankvolym ökad till 30 1 med 10 l tillsatstank och bakaxeln
med original tankvolym 20 1 med ofullständig tryckutjämning mellan
tankarna.
3. Samma volymer som under punkt 2 d v s sammanlagt 50 1 men nu med full tryckutjämning mellan tankarna.
4. Tankvolymen ökad med ytterligare en 10 l tank till 60 1 totalt samt koppling med tryckutjämning mellan tankarna.
4.4 Metod
Proven utfördes i enlighet med det förslag till reviderade ECE-bestämmel ser för antilåssystem som redovisas i svensk översättning i bilaga 2 med undantag för att fordonet provades på isbana vid totalvikt. Normalt skall proven utföras med olastad släpvagn på underlag med hög friktion men med ev lastkännande ventiler i maxlastläge. Provet i normalutförande är således en simulering av prov med full last på bana med låg friktion. Prov på låg friktion tillåts formellt om detta är en förutsättning för att antilåssystemet skall reglera under föreskriven tid med fordonet i olastat tillstånd. 1 föreliggande fall simuleras således ett fordon där olastad vikt är lika med totalvikt. Proven utfördes med en dragbil lastad till totalvikt 22,5 ton kopplad till släpvagnen. Bromsningen utfördes från hastigheter mellan 47 och 58 km/h genom full bromsansättning av släpvagnen med dragbilens handreglage för separat släpvagnsbromsning. Föreskrivna 15 sekunders antilåsreglerad bromsning kunde då erhållas utan att hastigheten gick under 15 km/h. Av släpvagnen utnyttjad friktionskoefficient var ca 0,12 vilket motsvarar en maximal friktionskoefficient K enl ECE-definition mellan 0,12 och 0,16 om antilåssystemets verkningsgrad ligger mellan 1 och 0,75. Proven repeterades 4 7 gånger. Trycket uppmättes i en bromscylinder på vardera axeln med elektroniska tryckgivare och registrerades på ljusstrålskrivare. Dessutom uppmättes fordonshastigheten med 5:e hjul samt hjulhastigheten på det hjul på varje axel där trycket inte registrerades varigenom kontroll av att samtliga hjul var under antilåsreglering erhölls. Tiden kontrollerades med hjälp av ljusstrålskrivarens tidmarkeringar. Vid provet direkt avlästes tiden av föraren på en klocka med sekundvisning i förarhytten. Trycket i släpvagnens tankar vid provets början direktavlästes på en manometer ansluten till matarledningen.
4.5 Resultat
Resultaten redovisas översiktligt i Figur 4.1 där medelvärdet av sluttrycken i framaxelns och bakaxelns hjulbromscylindrar visas i jämförelse med det tryck som krävs för att uppfylla ECE-reglementets retardationskrav för det provade fordonet. Dessutom finns de tryckgränser inlagda inom vilka föreskriven retardation måste uppnås för att ECE reglementets
lO
melser om samband mellan tryck och retardation skall vara uppfyllda. Av
diagrammet framgår att endast provet med 60 l tankvolym är godkänt och
endast med knapp marginal som inte räcker för den ogynnsammaste tillåtna tryck-retardationsrelationen.
1 Figur 4.2 redovisas provresultaten mera i detalj med bl a maximi och minimivärden som visar att inte ens de bästa resultaten hamnar ovanför övre korridor gränsen.
#. 6 Diskussion och slutsatser
Av resultaten framgår att ett av de i Sverige vanligaste antilåssystemen inte klarar ECEs luftförbrukningsprov vid den största tankvolym som tillåts av de svenska bestämmelserna. Det aktuella systemet är ECE-godkänt i Tyska Förbundsrepubliken där man liksom i ECE-reglemente 13 inte har någon volymbegränsning på trycklufttankarna. Med tanke på önskvärdheten av enhetliga fordonsbestämmelser borde det därför övervägas om inte volym begränsningen kan slopas eller åtminstone höjas till minst lika med 12 gånger bromscylindrarnas hela slagvolym.
Medelvärde för 11
bromscylindertryck vid 5e bromsansättning bar ll 5 b 3 2 ar _______ ____ ___ ____ ___ ____
3,0
.""A'_
""-_ ___ T'
ECEkrav
ECE-"korridor" för retardation 2,25 m/s . 2,60 2,60 T T 2.45 2,25 bar J. JL _______z,n4_zfo7_____ ___..- ___LLL 2,0 1,58 1. J:, 1,76 1,76 1,46 -r1
1
1,0 Axel F 8 F B F B F B F B Cyi. 30 24 30 24 30 24 30 24 30 24 Volym 1 liter 20+20 30+20 50 60 I = i o (standardavvikeise)Figur 4.1 Resultat av luftförbrukningsprov för antilåssystem enl ECE
Reg 13 Annex 13 (Reviderat förslag dec 1984). Tvåaxlig släpvagn med WABCO ABS provad vid totalvikt 20 ton på
isbana. Översiktsdiagram.
Figur 4.1 Results of air consumption tests according to ECE Reg. 13,
Annex 13 (Draft proposal Dec 1984). Two axle drawbar trailer
with WABCO ABS tested at grossweight 20.000 kg on an ice track. Overview diagram.
Ta nk vo ly m Ax el St ar tt ry ck AB S-br om st id An ta l pr ov s z r a m i ta nk Br om sc yl in de rt ry ck 1 ba r vi d st at is k br om sa ns ät tn in g nr VTI RAPPORT 304 Fi gu r 4. 2 Fi gu r 4. 2 li te r s z a k ba r s e k u n d e r 2 3 M e d e l v . Me de lv . M a x v ä r d e M a x v ä r d e M i n v ä r d e M in vä rd e 20 + 20 30 + 20 50 60 20 4-20 30 +-20 50 60 20-4 20 30 4-20 50 60 +20 20 30 + 20 50 60 20+ 20 30 + 20 50 60 +20 20 30 +-20 50 60 Re su lt at av 1u £t fö rb ru kn in gs pr ov fö r an ti lå ss ys te m en li gt E C E Re g 13 , An ne x 13 . (R ev fö rs la g de c 19 84 .) Tv åa x1 ig 1 5 -1 7 15,5 1_ __ 2, 13 3, 44 1, 86 2, 55 2, 22 3, 14 1, 99 2, 46 3, 14 1, 50 2, 37 2, 10 3, 00 1, 50 2, 14 2, 10 3, 00 s1 äp va gn m e d W A B C O A B S pr ov ad vi d to ta 1v ik t 20 to n på is ba na . Da ta ta be ll . Re su lt s of ai r co ns um pt io n te st s ac co rd in g to E C E Re g. 13 , An ne x 13 (D ra ft pr op os al De c 19 84 ). T w o ax ie dr aw ba r tr ai le r wi th W A B C O A B S te st ed at gr os sw ei gh t 20 .0 00 kg on an ic e tr ac k. Ba si c da ta . 1, 58 2, 07 1, 76 2, 60 1, 80 2, 30 1, 90 2, 80 1, 80 2, 24 1. 90 2, 80 1, 10 1, 84 1, 65 2, 47 1, 10 1, 85 1, 65 2, 47 [XW +:? nuna-a-_____.__.__..__.._... .. .... 12
13
5. FRIKTIONSUTNYTTJANDEPROV ENLIGT ECE.
5.1 Syfte
Utvärdering av ECE-förslagets provmetod på isbana och grusbana med lastbil och personbil samt kontroll av att uppställda krav uppfylls av marknadsförda system.
5.2 Provfordon
Vid av VTI utförda prov användes följande fordon:
1. VTIs provlastbil SCANIA Tl 12 med WABCO ABS och standarddäck 2. Audi 100 Avant 1984 med Bosch ABS och standarddäck
3. Audi 100 Avant 1934 med Bosch ABS och dubbdäck #. Honda Prelude med Honda ALB och dubbdäck Vid av STI utförda prov användes följande fordon: 5. MBl928-48 med WABCO ABS och standarddäck
6. ISTRAIL släpvagn med WABCO ABS och standarddäck 7. BMW 528 i med Bosch ABS och dubbdäck
5.3 Provens omfattning
VTIs provlastbil provades lastad till vikten 22 655 kg samt olastad med vikten 9 610 kg och lyft stödaxel. Audi 100 cc Avant 198LL provades dels vid totalvikt 1 920 kg dels lastad enbart med mätutrustning plus förare till 1 600 kg. Vid totalvikt provades endast bromsning med enbart framaxeln med och utan antilåssystem i funktion och vid 1 600 kg enbart bromsning med alla hjul.
Proven med Honda Prelude utfördes med fordonet lastat till totalvikt 1520 kg samt med enbart instrument och förare vid vikten 1215 kg.
14
Fordonet provades enbart med antilåssystemet i funktion och utrustat med dubbdäck. Dubbdäcken var emellertid av samma fabrikat med likvärdig dubb-bestyckning som på Audi 100 cc Avant. Audins friktionsvärden (K) har därför använts för att erhålla ett approximativt värde på friktions utnyttjandet enligt ECE förslaget. Orsaken till att K värdesbestämning för Honda Prelude inte gjordes var att de klämanordningar som användes för avstängning av bromsverkan på bakhjulen visade sig skada bromsslangarna på Audin varefter vidare användning av dessa inställdes. Alternativ ut rustning saknades.
Prov utfördes på två isbanor och en grusbana (bana 3). Den ena isbanan
(isbana 1) var i förväg uppruggad med en speciell dubbdäcksvält medan den andra (isbana 2) som var en del av "split friction"-banan var opreparerad. Grusbanan var också en del av "split friction" banan.Banorna beskrivs även i avsnitt 3.2.
STI utförde prov på samma banor med lastade och olastade fordon. För släpvagnen som hade samma däcktyp som lastbilen gjordes inga K-värdes bestämningar. För approximativ beräkning av friktionsutnyttjandet 6 an vändes motsvarande K värde för lastbilen MBl928 48.
5.4 Provens utförande
Proven utfördes i enlighet med ECE-förslaget i bilaga 2. För bestämning av friktionskoefficienten K bromsades enbart framaxeln. Bromskraften på bakaxlarna eliminerades med hjälp av elmanövrerade avstängningsventiler på lastbilen och med klämanordningar monterade på bakhjulens broms slangar på Audin. Bromsslangarna visade sig inte tåla denna behandling, troligen på grund av den starka kylan ( 250C) vilket yttrade sig i att det blev läckage i en slang som omöjliggjorde K-värdesbestämning i olastat tillstånd på "split friction" banan liksom antilåsprov på "split friction" banan i lastat tillstånd. Nya slangar kunde inte levereras inom tillgänglig tidsram.
För att föraren skulle kunna kontrollera retardationen användes i lastbilen två visarinstrument visande framhjulens slipnivå. I personbilarna användes ett visarinstrument anslutet till en accelerometer. Någon speciell hjullås ningsindikator användes inte på personbilarna men att hjullåsning inträffade
15
märktes ändå på retardationsmätaren samt på ändringar i ljud och
vibra-tioner.
För att minimera inverkan av eventuella friktionsändringar under proven kördes omväxlande K-värdesbestämningar och bromsningar med antilås-system. Utöver antilåsbromsning med samtliga hjul gjordes också sådana bromsningar enbart med framaxeln.
5.5 Resultat
Provningsresultaten redovisas i figur 5.1 och 5.2. Anmärkningen Z framaxel innebär att den av antilåssystemet (ALS) utnyttjade friktionen Z och 8 värdet gäller vid bromsning med enbart framaxeln. Av resultaten framgår . att samtliga värden på friktionsutnyttjandet 6 är klart godkända med undantag för den olastade VTI Scania-lastbilen på isbana samt Honda Prelude på grusbana. Scaniabilen har 8 =0,74 för komplett fordon vilket ligger strax under minimivärdet 0,75. Värdet för enbart framaxeln ligger ännu lägre med =0,65. En förklaring till det dåliga resultatet i detta fall kan vara att det i detta fall ovanligt höga K-värdet på 0,23 endast existerar i ett smalt slipområde för att med ökat slip snabbt sjunka mot ett värde vid låsta hjul på ca 0,1.
Beträffande Honda Prelude bör observeras att värdena bygger på antag-andet att K-värdet för Audi och Honda är lika eftersom de har dubbdäck av samma fabrikat med likvärdig bestyckning. Med dessa förutsättningar blir [: 0,73 i olastat och E = 0,70 i lastat tillstånd. Då grusbanan använts för provning av Scanialastbilen mellan Audi och Hondaproven och K-värdet för lastbilen då blev 0,39 jämfört med 0,56 i en tidigare provserie finns det också skäl för ett antagande att K för Honda skulle vara ungefär lika med lastbilens. Rimligaste värde på & blir då i stället 1,0 som på isbana för båda lastfallen. Vidare har i brist på K värde för Audi på grus uppmätt med enbart instrumentlast använts det som erhållits vid totalvikt. Eftersom skillnaden i framaxellast endast är 10% har detta ansetts försvarbart.
16
5.6 Diskussion och slutsatser
Friktionsutnyttjandevärden överstigande värdet 1,0 förklaras av att meto-den för att meto-den skall ge meto-den maximala teoretiskt användbara friktions-koefficienten förutsätter en absolut konstant och hastighetsoberoende friktionskoefficient samt en perfekt fördelad bromskraft och hjulbelastning på de bromsade hjulen. I verkligheten föreligger alltid avvikelser från dessa betingelser som alla bidrar till att ge för låga värden i förhållande till den friktion som teoretiskt kan utnyttjas av ett antilåssystem.
Faktorer som kan verka i motsatt riktning är skillnader i friktionsegenskaper mellan fram- och bakdäck betingade av skillnader i däcktyp eller hjul-belastning. Om den K-värdesbestämmande axeln har de bästa friktions- . betingelserna kan man få ett K-värde som är högre än det som fordonet teoretiskt kan utnyttja. Normalt bör man dock få ett K värde som är lägre än det som teoretiskt kan utnyttjas vilket provresultaten också indikerar. Att kravet & >O,75 inte alltid kan uppfyllas på isbana för lastfordon ens med erkänt bra system har tidigare påvisats vid av VTI utförda prov. Dessa resultat har också kunnat reproduceras vid 5 k hybridsimulering där broms-systemet inklusive antilåssystem kopplats till en dator där fordonets dynamiska egenskaper inklusive friktionskarakteristika programmerats. Orsaken är att is under vissa betingelser kan ha mer än två gånger högre maximifriktion än friktionen vid låsta hjul. Vidare kan sänkningen av friktionen när det optimala slipet passerats ske mycket snabbt med ökande slip. Figur 5.3 visar ett exempel på av VTI uppmätt samband mellan friktion och slip. En sådan karakteristik ställer större krav på reglersystemet än vad som är möjligt med nu marknadsförda system för lastbilar för att ett friktionsutnyttjande på 0,75 skall kunna uppnås.
De slutsatser man kan dra av proven är således att provmetoden är genomförbar men omständlig med avseende på både nödvändiga ingrepp i fordonet och provningsprocedur. Avstängning av bromskretsar med enkla klämanordningar på bromsslangen kan inte rekommenderas. Mätmetoden ger ofta för låga friktionsvärden som resulterar i verkningsgrader på över lOO%. Samtidigt har is under vissa betingelser friktionskarakteristiska som gör det svårt åtminstone för lastfordon att uppnå erforderlig verkningsgrad på 75 %.
17
Yta Fordon Lasttillstånd Medelvärden Anmärkning Däck
kg
festa-. ALS-.
riktion friktion& . ..
K Z
1 VTI SCANIA 9 610 0,23 0,17 0,74 Lyft stödaxel Standard
1 VTI SCANIA 9 610 0,23 0,15 0,65 Z framaxel Standard
1 VTI SCANIA 22 655 0,15 0,14 0,93 2 framaxel Standard
1 VTI SCANIA 22 655 0,15 0,15 1,00 Standard
2 VTI SCANIA 9 610 0,17 0,16 0,94 Lyft stödaxel Standard
2 VTI SCANIA 22 655 0,09 0,11 1,22 . Standard
3 VTI SCANIA 9 610 0,36 0,39 1,08 Lyft stödaxel Standard
3 VTI SCANIA 22 655 0,56 0,52 0,93 Standard
1 Audi cc Avant 1 600 0,16 0,16 1,00 Standard
1 Audi cc Avant 1 600 0,20 0,20 1,00 Dubbdäck
1 Audi cc Avant 1 600 0,20 0,21 1,05 Z framaxel Dubbdäck
1 Audi cc Avant 1 600 0,16 0,18 1,13 Z framaxel Standard
2 Audi cc Avant 1 920 0,20 0,23 1,15 Z framaxel Dubbdäck
3 Audi cc Avant 1 600 0,56* 0,64 1,14 *Vid maxlast Dubbdäck
3 Audi cc Avant 1 920 0,56 0,57 1,02 2 framaxel Dubbdäck
2 Honda Prelude 1 215 0,20* 0,20 1,00 *K Audi Dubbdäck
2 Honda Prelude 1 520 0,20* 0,23 1,15 *K Audi Dubbdäck
3 Honda Prelude 1 215 0,56* 0,41 0,73 *K Audi Dubbdäck
3 Honda Prelude 1 520 0,56* 0,39 0,70 *K Audi Dubbdäck
1 BMW528 i 1 560 0,24 0,20 0,81 Dubbdäck 1 BMW528 i 1 835 0,23 0,20 0,90 Dubbdäck 2 BMW528 i 1 560 0,17 0,16 0,97 Dubbdäck 2 BMW528 i 1 835 0,17 0,16 0,97 Dubbdäck 3 EMV/528 i 1 560 0,61 0,58 0,95 Dubbdäck 3 BMW528 i 1 835 0,63 0,60 0,95 Dubbdäck 1 MBI928-48 17 440 0,19 0,18 0,95 Standard 2 MBl928-48 8 650 0,10 0,11 1,10 Standard 2 MBl928-48 17 440 0,10 0,11 1,10 Standard 3 MBl928-48 8 650 0,55 0,47 0,85 Standard 3 MBl928 48 17 440 0,60 0,47 0,95 Standard 1 ISTRAIL Släp 18 980 0,19* 0,17 0,89 *K MBl928-48 Standard 2 ISTRAIL Släp 18 980 0,10* "0,10 1,00 *K MBl928 48 Standard 3 ISTRAIL Släp 5 000 0,55* 0,50 0,91 *K MBl928 48 Standard 3 ISTRAIL Släp 18 980 0,60* (0,47) (0,78) *K MBl928-48 Standard
( ) : Ingen antilåsreglering p g a otillräcklig bromskraft
Figur 5.1 Resultat av mätningar avseende antilässystems
friktionsut-nyttjande enligt ECE-förslag till provmetod. Grunddata.
Figur 5.1 Results of measurements of friction utilization according to
ECE-preposed test method. Basic data.
9
18 & skux I MB 1928 v-HnmuLsum.5
& AUDI
& A M_ ALS
_DU) / R / =.? 0,6 .l / ' 'f-l / '4»
;s
C 8 -m 0,5 / .t = 0 , 75 © / ( i / w-l>
K ZALS
_ . /4» 0,4
::
*
Lä?" " ' '
K=KAUDI
(D /=S
/
/'
_,4 0,3
/
_/
(lv-| " / /**
cu
/
/
/
få
U) 0l2 .Å/
' //
=
i "' i
-.-| = / Ul 0,1 _%
f'L/
s.., // m I ' '_' 1 1 I 1 ,. 0,1 0,2 0,3 0,,4 0,5 . 0,6 KFriktionskoefficient enligt ECE
Figur 5.2 Resultat av mätningar avseende antilåssystems friktionsut
nyttjande enligt ECE-förslag till provmetod.
Översiktsdia-gram.
Figur 5.2 Results of measurements of friction utilization according to
ECE-proposed test method. Overview diagram.
19
FRIKTIONS-KOEFFICIENT
&
0,20-
0,15-0,10;
0,05
0,00 _
T %#
i
,
_,
- _1 _T
_
j
=?
10 20 30 40 50 60 70 80 90100 %
SLIP
Figur 5.3 Exempel på isfriktion med höga värden inom ett smalt
siipområde.
Figur 5.3 Exampie of ice friction with high values within & narrow slip
range.
20
6 "SPLIT FRICTION"-PROV ENLIGT ECE
6. 1 Syfte
Utvärdering av mätmetodik och insamling av data för bedömning av ECE-förslag till kravspecifikation.
6.2 Provfordon
Prov utfördes med följande fordon
- VTIs provlastbil Scania T112 6x2 med WABCO ABS och standarddäck
- Audi 100 cc Avant med Bosch ABS och dubbdäck
- Honda Prelude med Honda ALB och dubbdäck
Dessutom redovisas resultat uppmätta på samma banor under samma tidsperiod av STI med följande fordon
Tvåaxlig tung lastbil MB 1928-48 med WABCO ABS och standarddäck
- Tvåaxlig tung släpvagn ISTRAIL med WABCO ABS och standarddäck
- BMW 528 i med Bosch ABS och dubbdäck
6.3 Utförande
Avsikten var att utföra proven helt i enlighet med ECEs förslag som återges 1 Bilaga 2 paragraf 5.3, 5.3.4, 5.3.5 och 5.3.7 samt appendix 2 dvs med fordonen i lastat och olastat tillstånd.
Proven med Audi 100 cc Avant blev på grund av haveri på en bromsledning som inte kunde avhjälpas inom tillgänglig tidsperiod endast utfördai olastat tillstånd på split friction. Friktionsbestämningen för de två ytorna gjordes
21
endast i lastat tillstånd eftersom skillnaden i framhjulslast var försumbar
(mindre än 10%). Med Honda Prelude gjordes inga friktionsbestämningar
enligt ECE-metoden på grund av att tillgänglig kretsavstängningsutrustning efter skadan på Audin bedömdes som för riskabel med tanke på att reservbromsslangar saknades och att bilen skulle köras på landsväg till Norge omedelbart efter proven.
Proven med Honda Prelude utfördes därför endast med antilåssystemet inkopplat på hög-, låg- och "split"-friktionsunderlag. För beräkning av erforderlig utnyttjad friktion enligt ECE-förslaget användes K-värdet för Audi 100 cc Avant på hög friktion. Som K-värde på låg friktion användes den vid antilåsbromsning utnyttjade friktionen.
Samtliga prov utfördes på den i avsnitt 3.2 beskrivna högfriktionsbanan 3 med fastfrusen grusbeläggning och anslutande isbana 2 från utgångs-hastigheten 50 km/h. Registrerade storheter var utgångs-hastigheten som funktion av tid, utgångshastighet, bromssträcka och bromstid. Av tekniska skäl mättes inte rattvinkeln med instrument utan bedömdes visuellt.
6.# Resultat
Resultaten redovisas i figur 6.1, 6.2 och 6.3 samt utöver VTI-mätningarna även de samtidigt utförda STI-mätningarna. I figur 6.1 ges resultatmedel värdena för E.CF.-friktionskoefficienterna K, friktionskoefficienterna upp-mätta vid antilåsbrOmsning Z, kvoten mellan hög- och lågfriktionsvärdena på K resp Z samt maximal rattvinkel under proven. Av värdena framgår att
av ECE angivna krav på Kl och KZ (Kl ?. 0,5 och Kl/KZ Z 2) samt på maximal
rattvinkel (max 1200 under 2 sek och max 2400 under bromsförloppet) äruppfyllda under förutsättning att antagandena om Honda Prelude är korrekta. Beträffande STI-värdena gäller på liknande sätt som för Honda Prelude att K värdena för släpvagnen antagits vara desamma som för lastbilen MB 1928.
I figur 6.2 redovisas ECEs förslag till prestandakrav ZBECE baserade på K-värdena i figur 6.1 samt kvoten mellan uppnådd prestation 23 och Z3ECE. Av resultaten framgår att samtliga prov är godkända och i de flesta fall med
22
mycket god marginal. Bäst resultat erhöll den olastade VTI Scanian med över lOO% bättre än kravnivån medan det sämsta resultatet som erhölls med den lastade Honda Prelude endast hade en marginal på 14%.
I figur 6.2 visas också det med hänsyn till uppnådda Z värden på hög och låg friktion teoretiskt uppnåeliga värdet på "split friction"-koefficient ZBM samt kvoten mellan uppnådd friktionskoefficient Z3 och Z3lVl. Denna _ verkningsgrad (Z3/Z3M) ligger för de provade fordonen mellan 0,95 och 0,72. I figur 6.2 visas slutligen också det av WABCO framförda förslaget till
kravSpecifikation ZBM, där Zl och ZZ används i stället för 0,75 Kl och 0,75
K2 samt kvoten mellan 23 och Z3W. Att detta är ett strängare krav än ECE-förslaget framgår tydligt av resultaten där Honda Prelude i lastat tillstånd inte nådde upp till mer än 96% av erforderligt värde och den bästa var endast 58% bättre än kravnivån. I figur 6.3 åskådliggörs relationen mellan 23 och ZBECE grafiskt. Resultat över lOO% linjen är godkända.
6.5 Diskussion och slutsatser
Provningen kan utföras i enlighet med ECE-förslaget och provade fordon klarar kraven utan problem men K värdesbestämningen är en komplikation och syftet med provet, nämligen att slå ut system som anpassar sig för
mycket efter lågfriktionsytan uppnås inte med säkerhet om ZZ>K2 vilket
kan inträffa som följd av mätmetoden. För K-värden K2=O,24 och Kl=0,5 blir Z3ECE=O,22. Ett s k "select low"-system med ZB=ZZ=O,25 _.dvs Z/K>l,OO kan således bli godkänt, fastän detta system med perfekt anpassning till lågfriktionsytan är en katastrof med hänsyn till bromsförmåga när friktions-koefficienten K minskat till vården under 0,1 vilket klart illustreras av figur 6.Q. Motivet för införande av K-värden i stället för Z-värden, nämligen att kravnivån för split friction inte skulle få påverkas av verkningsgraden på de två delytorna motverkar således syftet med provet.
23
' :
Lasttillstånd ' Max ratt gResultatmedelvärden _
Fordon '(Fordonsvikt) Däck vinkel , Kl K2 ; 21 i 22 23 Kl/KZ 21/22
Kg grad ? g
,-11,
VTI SCANIA Olastad Standard 900 100o 50,36 0,17 ? 0,39 50,16 0,24 2,1 2,8
(96un , 3
" Lastad Standard 900400O 20,56 0,09 0,52 0,11 0,30 6,2 4,7
(22 655)
MB 1928-48 Olastad Standard 600-85O 50,55 0,10 0,47 0,11 0,24 5,5 4,3
(STI data) (8650) ',
"- Lastad Standard 700-102O ;0,60 0,10 0,57 0,11 0,27 6,0 5,2
(17440) ;
ISTRAIL Släpvagn Olastad Standard 5 0,55 0,10 0,50 0,11 0,27 5,5 5,2
(STI data) (5000) " X X X
"- Lastad Standard 0,60 0,10 (0,4710,10 0,21 6,0 4,7
(18980) 5 X X X
Audi 100 cc Avant Olastad Dubb 900-1000 0,56 0,20 0,64 0,18 0,38 2,8 3,6
(1600)
Honda Prelude Olastad Dubb 450-50Q 10,56 0,20 0,41 0,20 0,26 2,8 2,1
021» , x x
"- Lastad Dubb 450-500 10,56 0,23 0,39 0,23 0,25 2,4 1,7
Uåzm , x x
BMW 5281 Olastad Dubb 800-110O 50,61 0,17 0,58 0,16 0,34 3,6 3,6
(511 data) (1560) 5
l,
" Lastad Dubb , 750-1200 10,63 0,17 0,60 0,16 0,33 3,7 3,8
(1830) ,
K1 = Hög friktionskoeff mått för framaxel enligt ECE förslag. K2 : Låg friktionskoeff mått för framaxel enligt ECE förslag. Zl = Utnyttjad hög friktionskoeff vid antilåsbromsning.
22 : Utnyttjad låg friktionskoefficient vid antilåsbromsning.
Z3 = Utnyttjad "split friction" friktionskoeff vid antilåsbromsning.
X : Dessa K-värden är inte uppmätta för fordonet i fråga men bedömts vara acceptabla approximationer för beräkning av ECE förslagets minimikrav på Z3. För STI-släpvagnen angivna värden är identiska med värdena för MBl928. För Honda Prelude är K-värdet på låg friktion satt lika med motsvarande Z-värde och K-Z-värdet på hög friktion satt lika med motsvarande K-Z-värde för Audi 100 Avant.
Figur 6.1 Resultat av "split friction"-prov med antilåssystem enligt ECE
förslag. Grunddata
Figur 6.1 Results from "split friction" tests with antilock systems. Basic
data.
24
Lasttillstånd
? ECE !
iTeor
ÄWAbco
fi;
Fordon (Fordonsvikt) Däck krav Z3 max 5, Z3 krav . Z3
Kg
2315
2312 ? Z3M ;:z3
23114
2 w
VTI SCANIA
Olastad
?
i;
?
'i
(9610) ' Standard 0,16 1,50 0,28 410,86- 0,21 : 1,145'5 "_ Lastad 1
(22655)
, Standard
0,14
2,14, 0,32 30,95. 0,19 :; 1,58?
MB 1928-48
Olastad
_
'
'
;
%;
5?
(ST! data) (8650) Standard 0,14 1,71 _" 0,29 , 0,83 , 0,18 ), 1,33, Lastad % ; _ (17440) Standard 0,15 1,80; 0,34 0,79 0,22 1,23;ISTRAIL Släpv Olastad
,
?
(STI data) (5000) Standard 0,14 1,935 0,30 0,90, 0,18 ; 1,50'5
Lastad ; *
(18980) Standard 0,15 1,40 0,29 30,72 0,17 . 1,24,
Audi 100 cc Olastad ? ' ;
Avant (1600) Dubb 0,20 1,90; 0,41 10,93 0,27 1,411;
f , » 5
Honda Prelude Olastad . j 1 ' ! I
(1215) Dubb 0,19 1,37 0,31 0,85 0,24 5 1,08f
Lastad » 5;
(1520) Dubb 0,20 . 1,25* 0,31 :0,82 0,26 0,96;
, i ,
BMW528 i Olastad i
(STI data) (1560) _ Dubb 0,19 1,79 0,37 "50,92 0,24 1 1,42
Lastad * 1
(1830) Dubb 0,20 1,65 0,38 10,87 0,25 1. 1,32
Z3E = 0,15 (4K2 + Kl)
2310 = 0,5 (21 +22)
ZBW : 0,2 (422 + 21)
Kl : Hög friktionskoeff mått för framaxel enl ECE förslag
K2 : Låg friktionskoeff mått för framaxel enl ECE förslag
Zl = Utnyttjad hög friktionskoeff vid ALS bromsn
22 : Utnyttjad låg friktionskoeff vid ALS bromsn
23 : Utnyttjad "split friction" friktionskoeff vid ALS bromsn
Figur 6.2 Resultat av "split friction" prov med antilåssystem jämförda
med förslag till ECE-krav, teoretiskt möjlig prestation samt av WABCO förslag till ECE-krav.
Figur 6.2 Results from "split friction" tests with antilock systems
compared with proposed ECE requirements, theoretically possible "split" efficiency and WABCO proposal for ECE requirements.
25 "SPLIT FRICI'ION" ALS - BRQMSNI'NGSKOEF'FICIEINJ'I1
z3
* SCANIA
" MB 1928 0 5 0-- ISI'RAIL släp . * ? I&I 100(Z3/Z3ECE )= 100% ; mum/
/
0,4 -
/
*
/
't
/
0,3 -
*
/
0,2-
" /
0,1-
/
._ /
t/
' | ' ' I0,1
0,2
0,3
0,4
0,5 zamca
BMSNINGSKOEFFICIM EEE MINIMIKRAV
Figur 6.3 Resultat av "split friction" prov med antilåssystem jämförda
med ECE-förslag till minimikrav.
Figur 6.3 Results from "split friction" test with antilock systems
compared with ECE proposed minimum requirements.
26 Utgångshastighet 50 km/h Hög friktionskoefficient Kl = 0,5 ALS-bransningskoefficient på låg friktion Z2=K2
_Select low control
ECE Förslag till minimikrav
2380.75(4K2+K1)15 =ZBECE
www förslag till minimikrav
23-(4Z2+Z1)/5
Indlvldual control Figur 6.41 Figur 6.4o'.1 022 023 014 015 '576 527
Låg friktionskoefficient K 2Bromssträcka från 50 km/h på en "split friction" bana. Jäm-förelse mellan antilåssystem med individuell reglering och s k "select low" reglering för olika värden på den låga friktions koefficienten.
Braking distance from 50 km/h on a "split friction" track. Comparison between antilock system with individual control and so called "select low" control for different values on the low coefficient of friction.
27
7 KURVBROMSNINGSPROV ENLIGT VTI-FÖRSLAG TILL ECE
7.1 Syfte
Utvärdering av provmetodens lämplighet för personbilar. Studier av kommersiellt tillgängliga personbilars stabilitet, styrbarhet och bromsför-måga under samtidig bromsning och styrning. Kompletterande utvärdering av metoden för tung lastbil med och utan släpvagn genom STIs försorg.
7.2 Provfordon
Två personbilar provades av VTI
Audi 100 cc Avant med Bosch ABS och dubbdäck
- Honda Prelude med Honda ALB och dubbdäck
En personbil provades av STI
- BMW 528 i med Bosch ABS och dubbdäck (samma mätutrustning som VTI)
STI provade dessutom en lastbil och en släpvagn
- Mercedes Benz 1928-48 med WABCO ABS och standarddäck
ISTRAIL 2 axlig släpvagn med WABCO ABS och standarddäck Utförligare fordonsdata ges i Bilaga 1.
7.3 Provens utförande
Proven utfördes enligt ett förslag till provförfarande som framlagts för ECES rapportörsgrupp GRRF i en PM daterad 25 nov 1983.
28
Enligt detta körs provet i en bana bestående av en rak 30 m lång ingångskorridor med 3 rn bredd som utgör tangent till en därpå följande
kurvbana med 100 m radie med banbredden # m. Banan visas i figur 7.1. Provet skall enligt förslaget utföras på en isbana vid en lufttemperatur mellan -50C och -150C. Vidare skall isbanan behandlas med den speciella dubbdäcksvält som visas i figur 3.1 med i förhållande till färdriktningen lOO snedställda dubbade personbilsdäck. Dubbarna skall vara av standardtyp med 2 i 0,5 mm utstick. Behandlingen av banan skall ge en likformig ytstruktur. För att motverka poleringstendenser bör åtminstone två genomkörningar av banan göras med dubbdäcksvälten mellan varje prov.
Vid provet körs fordonet med i princip konstant hastighet genom den raka ingångskorridoren. Full bromsansättning görs snabbast möjligt när fordonets framhjul når kurvbanans början och bibehålles tills fordonet stannat. Anti-låssystemet skall vara i funktion. Mätstorheter är primärt utgångshastighet
(VO), bromssträcka (S) och rattvinkel samt maximal kurvhastighet utan
bromsning Vmax och kurvradien R.
Prestanda med avseende på stabilitet och styrförmåga mäts enligt förslaget
som kvoten
Vo/Vmax-Bromsförmågan mäts som medelretardationen Voz/2 5 vid kurvbromsningen
dividerad med den maximala sidaccelerationen VmaXZ/R eller dividerad
med medelretardationen med låsta hjul axl. från utgångshastigheten #0 km/h på samma banyta. I här angivna formler anges V0 och Vmax i m/s samt R och S i m.
Förslag till stabilitets och styrbarhetskrav är att bromsningen skall kunna genomföras med fordonet inom banan från en utgångshastighet VO av minst 80% av maximala kurvhastigheten Vmax med maximalt styrutslag på 11800. Förslag till krav på bromsförmåga är att medelretardationen skall vara minst 50% av maximal sidacceleration eller minst 90% av
medelretarda-tionen med låsta hjul från #0 km/h.
Förslaget föreskriver provning med lastat fordon.
29
Vid de prov som utfördes följdes inte förslagets föreskrifter om banpre parering eftersom en naturlig dubbdäcksbehandling erhölls vid körningen med de dubbdäcksförsedda personbilarna. På grund av den under försöks perioden extremt starka kylan kunde inte heller temperaturintervallet _SOC -150C hållas utan kom att ligga mellan 45%: och -250C för större delen av proven.
Syftet med förslagets föreskrifter om banpreparering och temperatur är att minimera friktionsvariationer och erhålla en maximal friktionskoefficient vid kurvkörning av storleksordningen 0,15 0,25 för odubbade lastbilsdäck. Användningen av dubbdäck plus inverkan av kylan resulterade i obetydlig poleringseffekt. Sidfriktionskoefficienten blev däremot något högre än önskat. Proven utfördes vidare i både olastat och lastat tillstånd för alla personbilar utom Audibilen som på grund av bromsslangshaveri endast kördes olastad. Proven kördes minst 3 gånger i samma hastighet. Med Hondabilen som blev extremt understyrd gjordes utöver bromsprov vid
högsta hastighet med rattvinkel under 1800 också prov vid högsta hastighet
utan hänsyn till maximal rattvinkel.
Bromsprov med alla hjul låsta utfördes endast med Audibilen. Honda Prelude provades med säkringen för antilåssystemet urtagen. Detta gav låsta framhjul men fortfarande antilåsfunktion på bakhjulen ned till ca 10 km/h. STI utförde inga prov av denna typ.
7.4 Resultat
Resultaten redovisas i figur 7.2 och 7.3.
Av figur 7.2 framgår att stabilitets och styrbarhetskravet att Vo/Vmax
skall vara större än 0,8 uppfylls av samtliga provade fordon vid rattvinklar på högst 1800. Uttryckt soan utnyttjad del av maximal sidacceleration (vo/Vinax)2 är den sämsta prestationen 0,67.
30
Beträffande bromsförmåga uttryckt i relation till maximal sidacceleration
(ay) har även här alla fordon klarat föreslaget krav på Voz/ZS-ay större än
0,5. Visserligen med liten marginal för den norska ISTRAIL släpvagnen som fick värdet 0,52.
För att se hur stor betydelse definitionen av medelretardation har på resultatet har för de av VTI provade fordonen även värden presenterats erhållna med den i ECE-förslaget i Bilaga 2 givna definitionen på medel
retardationen (ax) samt medelretardationen baserad på utgångshastigheten och den totala bromstiden (vo/T). Avvikelserna mellan de olika värden är
relativt små och det går inte att säkert förutsäga vilken definition som ger det högsta värdet på bromsförmågan och kravet på minst 0,5 klaras utan problem i alla provade fall.
Med Audi 100 cc Avant som var det först provade fordonet kördes upprepade provserier varvid friktionsnivån först steg med ökat antal körningar för att sedan åter sjunka något. Lastfordonen provades därefter följda av Honda Prelude och sist BMW 5281. Av resultaten i figur 7.2 framgår att de högsta sidaccelerationerna uppnåddes i slutet av provperioden då isen utsatts för det största dubbdäcksslitaget. Skillnaderna får dock betraktas som små mellan de högsta värdena för de olika personbilarna. Bromsförmågan har vid försöken varierat obetydligt med friktionsnivå och lasttillstånd för ett och samma fordon. Audibilen har som medelvärde 0,82 med en största avvikelse på 0,03 eller cirka #% orsakad av varierande friktionsbetingelser från
ay=2,33 till ay=3,26 m/sZ.
För Honda och BMW ser man att lastens inverkan på bromsförmågan också är försumbar speciellt om man inte räknar med de ur styrutslagssynpunkt underkända körningarna i lastat tillstånd för Honda.
Av figur 7.2 framgår att bromsförmågan för Audi och Honda relaterad till
låsta hjul ligger över den föreslagna gränsen 0,9 (90%). För Honda är
marginalen dock inte särskilt stor.
31
7. 5 Diskussion och slutsatser
Provresultaten visar att metoden är användbar även för personbilar och att föreslagna krav på stabilitet och styrbarhet som baserar sig på tidigare lastbilsprov förefaller ha lagom nivå om även system med s k "select high" på framhjulen, dvs reglering först när det framhjul som har störst säkerhet mot låsning blir överbromsat, säkert skall kunna godkännas. En höjning av
minimivärdet Vo/Vmax till 0,9 ser visserligen ut att vara möjlig om man
höjer tillåtet styrutslag till t ex 3600 men man får inte bortse från att friktionen vid försöken var högre än man normalt kan räkna med på isbana med normaldubbade däck. Med lägre retardation blir sträckan med högt sidfriktionsbehov längre och inverkan av den sämre styrbarheten eventuellt
större.
Beträffande bromsförmågan har BMW-bilen klart lägre effektivitet än Audibilen trots att de har antilåssystem av samma fabrikat. Möjliga förklaringar är att skillnaden i årsmodell på 2 år kan ha medfört en förbättring av Boschsystemet, att relationerna mellan däckens sid- och bromskraftskarakteristika är olika för de två däckfabrikat som användes eller att bakhjulsdriften med lång kardanaxel ger ofördelaktigare reglering. Med tanke på att både Honda och BMW erhållit bromsförmågevärden mycket nära 0,6 bedöms det inte vara värt att höja kraven på personbilar från 0,5 till
0,6.
Hondabilen erhöll med låsta framhjul och antilåsreglerade bakhjul en medelretardation av samma storleksordning som vid kurvbromsningen. Detta kan tolkas som att den maximala friktionen och friktionen vid låst hjul är i det närmaste lika för de aktuella dubbdäcken eller att verkningsgraden vid kurvbromsning är relativt låg jämfört med Audibilen. Resultatet visar under alla omständigheter på att det föreslagna gränsvärdet troligen inte är för lågt om denna kombination av däck och antilåssystem säkert skall bli godkänd.
Förslaget har fasta banbegränsningsmått som är satta med tanke på tunga fordon och känns i största laget för en personbil. Det vore därför lämpligt att anpassa banbredden efter fordonets bredd. För tunga fordon med 2,5 m bredd är ingångskorridorens bredd lika med fordonsbredden plus 0,5 m och kurvbanans bredd är fordonets bredd plus 1,5 m. För en personbil med 1,7 m bredd skulle ingångskorridoren då bli 2,2 m och kurvbanan 3,2 m bred.
32
Bromsansättning
,
ooo ooo 0
D
3m
Figur 7.1 Bana för kurvbromsningsprov enligt svenskt förslag till ECE
prov utarbetat av VTI.
Figur 7.1 Braking in a turn test track according to Swedish proposal for
an ECE test established by VTI.
