Ombyggd lätt lastbil: Interaktionen mellan semitrailerns och dragfordonets bromssystem

EXAMENSARBETE

Ombyggd lätt lastbil

Interaktionen mellan semitrailerns och dragfordonets bromssystem

Tobias Gustafsson Emil Hällman

Högskoleingenjörsexamen Bilsystemteknik

Luleå tekniska universitet

Institutionen för teknikvetenskap och matematik

ii

iii

Förord

Detta examensarbete avslutar vår högskoleingenjörsutbildning i bilsystemteknik vid Luleå tekniska universitet. Arbetet utfördes på uppdrag av Freno AB i Piteå. Detta gjordes på deltid under våren, sommaren och hösten 2012.

Tack till Ove Isaksson – vår examinator och handledare vid Luleå tekniska universitet och Anders Sjölund – uppdragsgivare och kontaktperson Freno AB.

Luleå den 7 december 2012 Tobias Gustafsson

Emil Hällman

iv

v

Sammanfattning

Freno AB i Piteå har byggt en semitrailerdragare baserat på Volkswagen Crafter. De modifikationer som behandlas i detta arbete omfattar semitrailerns parkeringsbroms, manövreringen av semitrailerns färdbromsar och det bakre underkörningsskyddet på dragfordonet. Tillverkaren av dragfordonet vill att det ska utredas huruvida dessa ändringar kan ha negativa effekter.

En systembeskrivning av parkeringsbromsen gjordes och dess funktion analyserades sedan utifrån kraft- och momentjämvikt. Trailerns parkeringsbroms manövreras via en elektrisk signal ansluten till kontakten för indikatorn på instrumentpanelen. Resultatet jämfördes sedan med de trafikförskrifter som gällde vid fordonets ibruktagande. Det visade sig att

parkeringsbromsen i teorin uppfyller lagkravet på att hålla kvar ekipaget i en backe med 16 % lutning och konstruktionskravet på 18 %.

Studier gjordes av de förskrifter som behandlar bakre underkörningsskydd på fordon och företagets kontaktperson frågades ut om modifikationernas tillvägagångssätt.

Underkörningsskyddet på dragfordonet flyttades fram i och med att bakre överhänget

kortades. Inga modifikationer är gjorda på själva underkörningsskyddet som kan påverka dess hållfasthet. Enligt EU-direktiv 70/221/EEG behöver denna fordonstyp inte vara utrustad med ett bakre underkörningsskydd.

För manövreringen av semitrailerns färdbroms intervjuades systemets konstruktör och en systembeskrivning formulerades. Trailerns färdbroms manövreras via en riktningsventil ansluten till dragfordonets bromskretsar. Denna ventil är det enda interfacet mellan

dragfordonets och semitrailerns bromskretsar och kan maximalt orsaka en bromsvätskeåtgång på 0,3 ml.

En testmetod för att avgöra om tryckvariationer orsakade av trailerns ABS kan mätas i dragfordonets bromskrets togs fram. Mätningarna är tänkta att genomföras med en

tryckgivare ansluten till huvudbromscylindern och en datalogger som mäter bromstrycket under ett inbromsningsförlopp. Utifrån mätdata kan förloppet sedan analyseras. Förebild för testmetodiken är de tester av fordonet som gjordes av statens väg- och

transportforskningsinstitut (VTI) enligt direktiv 71/320/EEG.

vi

vii

Abstract

Freno AB in Piteå has developed a tractor with a semi-trailer based on a Volkswagen Crafter chassis. The modifications of the vehicle that are included in this thesis work covers the parking brake system of the semitrailer, the rear underrun protection device of the tractor and the maneuvering of the trailer’s service brake. The manufacturer of the tractor requests an independent analysis of whether these modifications have negative influences on the vehicle.

A description of the parking brake system was made and its function was analyzed using force and torque equilibrium. The parking brake of the semi-trailer is maneuvered by an electric signal from the switch controlling the parking brake indicator on the dash board. The results were compared with regulations applicable by the date of the vehicle’s service entry. In theory, the parking brake meets the legal requirement to keep the vehicle stationary in a hill with 16 % slope and the design requirement of 18 %.

Regulations regarding the rear underrun protection were studied and the company’s contact person was interviewed about the modification’s procedure. The underrun protection device has been moved forwards due to the shortening of the rear overhang. No modification has been made to the device itself that can affect its strength. According to EU Directive 70/221/EC, rear underrun protection is not necessary for this vehicle type.

For the maneuvering system of the semi-trailer’s service brakes, the designer was interviewed and a system description was formulated. The trailer’s service brakes are maneuvered by a directional valve connected to the tractor’s brake circuits. This valve is the only interface between the tractor and the semitrailer brake circuits. The maximum consumption of brake fluid caused by the directional valve is 0.3 cm³.

A test method was produced to determine if pressure variations caused by the semi-trailer’s ABS system can be measured in the tractors brake circuits. The measurements are to be implemented with a pressure sensor connected to the master brake cylinder and a data logger which measures the brake pressure during a braking operation. Based on the recorded data the process can be analyzed. The test methodology was inspired by the test made to the vehicle by the Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI) according to Directive 71/320/EC.

viii

ix

Innehållsförteckning

1. Inledning ... 1

1.1. Bakgrund ... 1

1.2. Problembeskrivning ... 2

1.3. Mål ... 2

1.4. Avgränsningar ... 3

2. Teori ... 5

2.1. ABS-systemets funktion ... 5

2.2. Beskrivning av ekipagets bromssystem ... 8

2.3. Beskrivning av trailerns parkeringsbroms ... 10

2.4. Bakre underkörningsskydd ... 12

3. Metod ... 15

3.1. Påverkan av bromslådans riktningsventil ... 15

3.2. Mätutrustning ... 16

3.3. Mätningar av bromsarna utförda av VTI ... 18

3.4. Analys av parkeringsbroms ... 19

4. Resultat ... 23

4.1. Volymåtgång av bromsvätska ... 23

4.2. Plan för genomförande av bromsprov ... 23

4.3. Parkeringsbroms ... 24

4.4. Underkörningsskydd ... 25

5. Diskussion ... 27

5.1. Påverkan av bromslådan ... 27

5.2. Testerna ... 27

5.3. Parkeringsbromsen ... 27

5.4. Underkörningsskyddet ... 28

6. Slutsats ... 29

6.1. Trailerns påverkan på dragfordonets bromssystem ... 29

6.2. Parkeringsbromsen ... 29

6.3. Underkörningsskyddet ... 29

7. Referenser ... 31 Bilaga 1. Protokoll för bromstester

Bilaga 2. Påverkan av hydraulpumpens arbetscykel

x

1

1. Inledning

Lätta lastbilar är en fordonstyp som får köras med B-körkort. Dess maximala totalvikt får vara 3500 kg och det huvudsakliga användningsområdet är distribution och varutransport. Dessa lastbilar kan modifieras för att öka totalvikt och/eller lasthöjd. En metod är att förse fordonet med en semitrailer, vilken är en trailer som saknar framaxel och är påhängd på dragfordonet.

Med semitrailern kan maxlasten för fordonet höjas avsevärt och för att få framföra ekipaget krävs behörigheten BE.

Freno AB är ett företag i Piteå som har specialiserat sig på luftfjädringssystem för lätta transportbilar taxifordon och distributionsbilar. De konstruerar även chassin till semitrailers och modifierar dragfordonens chassin för att anpassa dessa för trailern (Freno AB). Det fordon som är föremål för detta examensarbete är en Volkswagen Crafter som har modifierats av Freno AB och försetts med en semitrailer. En bild på ekipaget visas i Figur 1.

Figur 1. Volkswagen Crafter med semitrailer

Dragfordonets överhäng bak har kortats för att få kortare svanhals på semitrailern. I samband med detta försågs bakaxeln med ett luftfjädringssystem och underkörningsskyddet flyttades fram. Från parkeringsbromsindikatorn har en elektrisk signal tagits för att manövrera parkeringsbromsen på trailern. En hydraulisk styrsignal har tagits från dragfordonets bromskrets för att via en riktningsventil reglera semitrailerns färdbromsar.

Tillverkaren av dragfordonet vill att det ska utredas av en oberoende part huruvida de

ändringar som har utförts kan påverka fordonets egenskaper negativt. De modifikationer som behandlas i detta arbete är manövreringen av parkeringsbromsen, underkörningsskyddet och ändringarna gjorda på färdbromssystemet.

2

1.2. Problembeskrivning

Eftersom dragfordonets överhäng bak har kortats har underkörningsskyddet inklusive dess fästen flyttats fram. Dessa modifikationer kan ha påverkat hållfastheten för

underkörningsskyddet. Tillverkaren vill även få bekräftat att semitrailerns parkeringsbroms aktiveras tillsammans med dragfordonets och att dess parkeringsbroms inte belastas

ytterligare av trailerns tyngd.

I och med att bromssystemen i dragfordonet och semitrailern är sammankopplade kan detta påverka dragfordonets bromskrets. Möjliga scenarion är att:

 Åtgången av bromsvätska från dragfordonets bromskrets vid inbromsning blir så stor att nivån blir för låg i behållaren tillhörande huvudbromscylindern.

 Dragfordonets bromssystem reagerar dramatiskt på ett haveri i semitrailerns bromskrets och skapar obehag för föraren eller i värsta fall en olycka.

 Tryckförändringar orsakade av förbindelsen med semitrailerns bromskrets kan ge upphov till förändringar av bromspedalens läge. Är rörelserna för stora kan det skapa obehag för föraren.

 Eftersom semitrailern är utrustad med ABS-system kan tryckvariationer orsakade av denna påverka dragfordonets bromskrets.

1.3. Mål

Att vid arbetets slutfas kunna dra slutsatser huruvida fordonet påverkas negativt av de utförda modifikationerna. Mer specifikt innebär det:

 Att kunna dra slutsatser över hur förkortningen av chassit har påverkat hållfastheten för underkörningsskyddet.

o Detta görs med hjälp av studier över hur modifikationerna har utförts och resonemang kring detta.

 Att grundligt beskriva parkeringsbromsens ingående komponenter och dess funktion och dra slutsatser om huruvida dragfordonets parkeringsbromsbelastning ökar på grund av semitrailern eller inte.

o Detta avgörs genom att beräkna det nominella bromsmomentet på semitrailerns hjul och se om det är stort nog för att uppfylla Transportstyrelsens föreskrifter.

 Att utveckla testmetoder för att kunna avgöra om tryckvariationer orsakade av semitrailerns ABS kan leta sig in i och påverka dragfordonets bromskrets.

o Detta genom att framställa en metod för experimentella mätningar av

bromstrycket under ett inbromsningsförlopp och i detalj planera dessa tester.

 Att utreda hur dragfordonets bromssystem kan påverkas av ett haveri i semitrailerns bromskrets.

o Detta bestäms genom analys och beräkningar på de ingående komponenterna i hydraulsystemet.

 Att bestämma hur stora pedalrörelser som kan uppstå till följd av ovan nämnda.

3 o Detta bestäms genom att analysera bromspedalmekanismens geometri och de

krafter som verkar på denna orsakade av tryckvariationer i bromskretsen.

1.4. Avgränsningar

I detta arbete behandlas inte de fordonsdynamiska aspekterna beträffande hela ekipaget eller hur ett eventuellt antisladdsystem på dragfordonet påverkas av att ha semitrailern påkopplad.

Arbetet omfattar ej heller någon djupgående analys av underkörningsskyddets hållfasthet, utan begränsas till resonemang över hur hållfastheten påverkats av ändringen. För

underkörningsskyddet kommer inte heller tester att göras enligt EU-direktiv 70/221 EEG.

För parkeringsbromsen på semitrailern görs antagandet att det bromsande momentet är lika stort på alla hjul och att dragkraften är fördelad så att den är lika stor i varje bromsvajer. Som referens har Vägverkets föreskrifter från 2003 använts eftersom fordonet är satt i trafik 2009- 12-14 och därför är Transportstyrelsens föreskrifter från 2010 ej tillämpbara.

4

5

2. Teori

2.1. ABS-systemets funktion

ABS-systemet har till uppgift att under ett bromsförlopp se till att hjulen inte låser sig, vilket kan leda till styrförmåga och fordonets stabilitet försämras. Jämfört med ett bromsscenario där hjulen låser sig gäller allmänt att ABS-bromsar förkortar bromssträckan med 10 % eller mer beroende på hur stor friktionskoefficienten är mellan fordonets däck och vägbanan (Dietche &

Klingebiel 2011).

Glidning (slip) är den relativa rörelsen mellan däck och underlag. Om hjulnaven har den longitudinella hastigheten och hjulens periferiella hastighet är kan bromsglidningen beräknas enligt

( )

( ) I Figur 2 visas ett adhesion/slip-diagram för ett allmänt fall. Den horisontella axeln i

diagrammet visar glidning i % och den vertikala axeln visar bomsande respektive lateral kraft på hjulet. Ur diagrammet framgår det att vissa typer av underlag ger kortare bromssträcka om hjulen låses, det vill säga . Ett exempel på sådant underlag är snö. Trots att fordon utrustade med ABS-bromsar har längre bromssträcka på dessa underlag ökas säkerheten genom att fordonet bibehåller sin styrförmåga och blir mer manövrerbart (Dietche &

Klingebiel 2011, Wu & Shih 2003).

Figur 2. Adhesion-slip diagram (Källa: Wu & Shih 2003)

6

Vid en inbromsning ökas bromstrycket och därmed glidningen tills bromskraften når en maximumpunkt på kurvan. Vid denna punkt kommer bromskraften inte att öka mer genom att öka bromstrycket ytterligare. Istället minskar bromskraften ju högre glidningen blir. När det gäller den laterala kraften minskar den med ökande glidning. Vid låsning av hjulet är bromskraften mindre än vid maximipunkten och sidokrafterna på däcket är mycket små, vilket innebär en längre bromssträcka och ökad risk för att fordonet ska tappa väggreppet. De krafter som uppträder på ett hjul vid en inbromsning visas i Figur 3.

Figur 3. Krafter som verkar på hjul under inbromsning

Den bromsande kraften FB verkar i hjulets periferi, medan den laterala kraften FS verkar rätvinkligt mot bromskraften. Båda krafterna verkar på däckets angreppspunkt med underlaget som är förskjuten med casteravståndet n från hjulets nav. Kraften G är den del av fordonets tyngdkraft som hjulet bär upp.

Fordonet har hastigheten vR och hjulens periferihastighet fås genom att multiplicera vinkelhastigheten ω med hjulets radie r. Vinkeln  mellan hjulets styrvinkel och färdriktningen kallas avdriftsvinkel.

I det stabila området upp till maximumpunkten slirar däcket mot underlaget, medan det övergår till att glida i det instabila området. Kurvans utseende beror kraftigt på vilken

friktionskoefficient det är mellan däck och underlag. En förenklad modell av en ABS-krets för ett hjul kan ses i Figur 4 nedan.

ω

r vR

F_B

G

vF



n

F_S

7

Figur 4. Förenklad modell av ABS-krets

Om styrenheten får signaler från hjulsensorn om att ett hjul är på väg att låsa sig reagerar systemet genom att stänga både inlopps- och utloppsventilen för det drabbade hjulet. Om hjulhastigheten trots dessa åtgärder minskar och hjulet fortfarande är på väg att låsa sig reagerar styrenheten. En signal skickas då till utloppsventilen som öppnas för att minska trycket på bromsen och bromsvätskan pressas in i ackumulatortanken/reservoaren. Därefter pumpas den tillbaka till huvudbromscylindern med hjälp av kretsens hydraulpump. Detta får till följd att bromstrycket minskar och hjulhastigheten ökar. För att hjulet inte skall vara obromsat stängs nu utloppsventilen och inloppsventilen öppnas vilket åter leder till att bromstrycket ökar.

För att kunna reglera denna process behöver styrdonet konstant information från hjulsensorn om hjulets aktuella hastighet. Denna cykel upprepas vid behov under hela

inbromsningsförloppet som en följd av ABS-systemets strävan efter att alltid ha maximal friktion mellan däck och underlag utan att låsa upp respektive hjul.

För att ett ABS-system ska anses som effektivt måste det uppfylla följande krav:

 Se till att fordonet bibehåller sin kurs och förhindra att fordonet får sladd genom att kontrollera sidokrafterna för bakhjulen.

 Att styrförmågan bibehålls under inbromsningsförloppet.

 Ge fordonet en kortare bromssträcka än om inbromsningen hade skett utan ABS med låsta hjul. Detta genom att ständigt sträva efter högsta friktionen mellan däcket och underlaget.

8

 Att snabbt kunna anpassa den bromsande kraften till respektive hjul beroende på friktionen mellan däck och underlag.

 Att minimera vibrationer och ljud från ABS-systemet. Detta för att inte påverkar förare eller fordon negativt. (Dietche & Klingebiel 2011)

2.2. Beskrivning av ekipagets bromssystem

Semitrailerns färdbromsar manövreras via en bromslåda som är monterad på dragfordonet och ansluten till båda dess bromskretsar. Dess funktion är att leverera ett bromstryck till

semitrailern som är proportionellt mot bromstrycket i dragfordonet. Bromslådan och dess ingående komponenter visas i Figur 5.

Figur 5. Bromslådan monterad på fordonet

Figur 6 visar ett hydrauliskt schema över systemet. Styrtrycket tas från dragfordonets bromsledningar direkt efter huvudbromscylindern och ansluts till riktningsventilen, nr 4 i figuren, via ledningarna FpB. Mediet i dessa ledningar är liksom i Crafterns övriga bromssystem bromsvätska av kvaliteten DOT4.

Figur 6. Hydraulschema över bromssystemet (källa: HY-broms KB)

9 Mediet som används i bromslådan och ut till semitrailerns transmissionscylinder är

mineralolja av typen LHM+. Den vänstra tryckströmställaren 9 i figuren reglerar pumpen 1 så att trycket i ackumulatorn 2 alltid hålls mellan 80 – 100 bar. Vid en inbromsning då pedalen 3 ansätts påverkar detta läget hos riktningsventilen 4, vilken reglerar utgående oljetrycket i ledningen FpM så att det blir ungefär lika stort som styrtrycket i FpB. Från riktningsventilen ansluts ledningen via en snabbkoppling 8 till transmissionscylindern på trailern 5, vilken anpassar trycket för trailerns bromskrets. Trycket till bromstrummorna 7 anpassas utifrån trailerns last med hjälp av tryckreduceringsventiler, 6. Syftet med

snabbkopplingen är att underlätta bortkoppling av trailern. Efter transmissionscylindern används åter bromsvätska i semitrailerns bromskrets.

Manöversventilen i bromslådan är av modell 101623 från tillverkaren Safim och är ansluten till dragfordonets bromskretsar enligt tidigare via anslutningarna Z1 och Z2 i Figur 7. Då bromspedalen ansätts pressas de båda i figuren inringade kolvarna in. För att kompensera för tryckskillnader mellan de båda bromskretsarna eller haveri på den ena kretsen är dessa kolvar i serie. Diametern på kolvarna är 8 mm och deras kombinerade slaglängd är 6 mm (Bengt Johansson, personlig kommunikation 29 november 2011).

Figur 7. Ritning över manöverventilen (mått angivna i mm)

Kolven till höger i ritningen reglerar trycket ut till semitrailern som är kopplad till

anslutningen T. I kolvens utgångsläge förbinds T med hydrauloljetanken, vilken är ansluten till N. Detta innebär att inget bromstryck levereras till semitrailern. Då styrtrycket i Z1 och Z2 är noll trycker en fjäder tillbaka kolvarna till detta utgångsläge. I andra ändläget är

semitrailern sammankopplad med tryckackumulatorn via R och det bromstryck som levereras är samma tryck som i ackumulatorn. Manöverventilen kan anta vilket läge som helst mellan dessa ändlägen och regleras av en återkoppling från T till högra sidan av kolven. Kolven hamnar i sitt mittläge då trycket är lika stort i T som i Z1 och Z2 och då är T ej ansluten till varken R eller N.

ABS-systemet som sitter monterat på semitrailern är av tvåkanalig modell. En kanal för den bakre hjulaxeln samt en för den mittre och främre hjulaxeln tillsammans. Den främre axeln

10

går att höja upp då trailern ej är lastad. En schematisk bild över semitrailerns bromssystem kan ses i Figur 8 nedan.

Figur 8 Ritning över semitrailerns bromssystem

Anledningen till lösningen med att de två främre axlarna delar på mittenaxelns kanal och hjulsensorer är för att undvika problem som annars skulle kunna uppstå när den främre axeln är upphissad och fordonet framförs. Då skulle ABS-styrenheten få signal om att det främre hjulparet har låst sig eftersom att dessa hjul inte roterar medan de övriga som inte är upphissade gör det.

Efter ABS-styrenheten går bromsledningarna till ALB-ventilerna för vänster respektive höger sida. Dessa motsvarar tryckreduceringsventilerna i Figur 6. Trycket ut från dessa ventiler är proportionellt mot trycket i luftfjädringens bälgar. Detta ger ett bromstryck ut till

bromstrummorna som anpassas automatiskt efter trailerns last.

2.3. Beskrivning av trailerns parkeringsbroms

Semitrailerns parkeringsbroms manövreras med handbromsspaken i dragfordonet. På handbromsmekanismen finns monterat en strömställare som jordar indikatorn i

instrumenteringen då parkeringsbromsen ansätts. Till denna kontakt är en elektrisk signal ansluten som styr en pneumatisk ventil i semitrailern. En bild på strömställaren visas i Figur 9.

Figur 9. Kontakt för manövrering av trailerns parkeringsbroms

11 Ventilen är ansluten till en fjäderbromscylinder som är trycksatt då parkeringsbromsen inte är aktiverad och får sitt tryck ifrån luftfjädringens ackumulator. Cylindern töms via ventilen då handbromsspakkontakten aktiveras och den inbyggda fjädern ansätter en dragkraft på

mekanismen som aktiverar bromsarna. Ett pneumatiskt schema över systemet visas i Figur 10.

Figur 10. Pneumatiskt schema över parkeringsbromsen på trailern

Det är också möjligt att manövrera semitrailerns parkeringsbroms med ett exteriört monterat reglage. Detta sker via ett manöverhandtag som är placerat på den högra sidan av

semitrailerns svanhals. I Figur 11 kan manöverhandtaget ses i den vita ringen.

Figur 11. Manöverorgan för parkeringsbromsens placering på semitrailern

Anledningen till detta manöverhandtag och dess placering är ett lagkrav beträffande

släpvagnars parkeringsbroms skall gå att manövrera från ett lättåtkomligt manöverorgan på fordonets högra sida. (Trafikverket 2003)

Dragkraften i fjäderbromscylindern är 3139 N då parkeringsbromsen är aktiverad. I Figur 12 visas semitrailerns chassi och där syns tydligt de ingående komponenterna i

parkeringsbromsmekanismen.

12

Figur 12. Handbromsmekanismen

Nederst i figuren syns ovan nämnda fjädercylinder som via en stång är ansluten till en hävarm vilken ger utväxlingen 1:1,77. Denna kraft fördelas sedan ut till varje bromstrumma via bromsvajrarna vid varje hjulaxel. Det pneumatiska tryck som krävs för att avlasta fjädern är 4,5 bar. Parkeringsbromsen är konstruerad för att hålla semitrailern vid en lutning av 18 %, vilket motsvarar 10,2°. De lagkrav som ställdes vid tiden då fordonet inregistrerades var att minsta lutningen som parkeringsbromsen ska klara är 16 %, motsvarande 9,1°, då

friktionskoefficienten mellan däck och underlag är 0,6 (Trafikverket 2003).

2.4. Bakre underkörningsskydd

Bakre underkörningsskyddet är den del av karossen som ska skydda personbilar och mindre fordon från att kilas fast under lastbilen vid en eventuell kollision bakifrån. Lastbilar med stort bakre överhäng och hög markfrigång måste enligt lag förses med underkörningsskydd.

13 Konstruktionen består i allmänhet av en tvärgående balk längst bak på karossen.

Underkörningsskyddet för det aktuella fordonet visas i Figur 13.

Figur 13. Bakre underkörningsskydd

I direktiv 70/221/EEG som idag ges ut av EU och är gemensamma bestämmelser som gäller för alla medlemsstater står följande regler angående bakre underkörningsskydd:

2. Bakre underkörningsskydd

2.1. Är avståndet från fordonets bakersta del till mittlinjen för den bakre bakaxeln större än en meter får markfrigången under chassiets bakre del eller karroseriets huvuddel inte överstiga 70 cm.

2.2. Om detta krav inte är uppfyllt måste fordonet förses med ett bakre underkörningsskydd i enlighet med nedanstående beskrivning.

2.3. Beskrivning för montering av bakre underkörningsskydd.

2.3.1. Det bakre underkörningsskyddets undersida skall vara mindre än 70 cm över markplanet när fordonet är utan last.

2.3.2. Det bakre underkörningsskyddets bredd får inte överstiga fordonets bredd där det är monterat, och det får inte understiga fordonets bredd minus 10 cm på varje sida.

2.3.3. Det bakre underkörningsskyddet skall placeras så nära fordonets bakre kant som möjligt och inte mer än 60 cm från fordonets bakre kant.

2.3.4. Ändarna på det bakre underkörningsskyddets bakre kant får inte vara böjda bakåt.

2.3.5. Det bakre underkörningsskyddet skall vara fast förbundet med chassiets längsgående balkar, eller med andra chassidelar som ersätter dessa.

2.3.6. Det bakre underkörningsskyddet skall ha en böjhållfasthet som motsvarar minst den för en stålbalk vars tvärsnitt har ett böjmotstånd på 20 cm³.

2.4. Utan hinder av ovanstående krav behöver fordon av följande typer inte vara försedda med bakre underkörningsskydd:

- Dragbilar till påhängsvagnar.

- Släpvagnar för långgodstransporter och andra liknande släpvagnar för transport av timmer eller andra, mycket långa föremål.

- Fordon, för vilka bakre underkörningsskydd är oförenliga med användningssättet. (70/221/EEG)

14

Om fordonet inte behöver bakre underkörningsskydd men ändå förses med ett sådant, måste detta ändå uppfylla kravet i direktivet (Lars Rask, personlig kommunikation 19 september 2012). Enligt Volkswagens riktlinjer för fordonspåbyggare måste hänsyn tas till gällande föreskrifter angående bakre underkörningsskyddet. I de fall det är nödvändigt att flytta på det fabriksmonterade underkörningsskyddet måste det monteras i överensstämmelse med det serietillverkade fordonet (Volkswagen 2008).

15

3. Metod

3.1. Påverkan av bromslådans riktningsventil

De indata som är nödvändiga för att beräkna den maximala volym bromsvätska som åtgår i riktningsventilen presenteras i Tabell 1.

Tabell 1. Indata för beräkning av bromsvätskevolym

Storhet Symbol Värde Enhet

Kolvdiameter huvudcylinder d_c 25,4 mm

Kolvdiameter riktningsventil dv 8 mm

Maximal slaglängd riktningsventil xut 6 mm Den volym bromsvätska som åtgår beräknas genom att multiplicera kolvarean med slaglängden för riktningsventilens kolv enligt

( ) Denna volymåtgång orsakar en rörelse på huvudbromscylinderns kolv som fås av

( )

Volymåtgången mättes även experimentellt med en handspruta som var graderad med en upplösning på halva cm³. Handsprutan kopplades via en T-koppling till anslutningarna Z1 och Z2 på riktningsventilen. Vid mätningarna var tryckackumulatorn, som var ansluten till R på ventilen, inte trycksatt. Detta innebär att endast kraften för ventilslidens returfjäder behöver övervinnas för att få ventilkolven att flyttas till sitt ändläge. Efter att systemet luftats ansattes en kraft på handsprutan för att ventilkolven skulle bottna. På den graderade skalan kunde volymskillnaden sedan läsas av.

16

En måttsatt bild över bromspedalen visas i Figur 14.

Figur 14. Bromspedalen

Utifrån Δx_in kunde maximala pedalrörelsen beräknas enligt

( ) 3.2. Mätutrustning

De olika styrenheterna i dragfordonet kommunicerar med varandra via en databuss som använder sig av CAN-protokollet. Ett sätt att mäta bromstrycket under körning är att via CAN-bussen avläsa de signaler som skickas från den i ABS-enheten inbyggda sensorn. Till detta användes diagnostikverktyget VCDS som är ett verktyg för bilverkstäder att i första hand felsöka och göra grundinställningar av fordonets olika system. VCDS kan även

användas till att avläsa data från bilens olika givare i realtid och åskådliggöra dessa grafiskt.

60 mm

180 mm

Δxpedal

Δxin

17 Utrustningen ansluts till fordonets diagnostikuttag under instrumentbrädan och styrs av en PC med tillhörande mjukvara.

För att mäta bromstrycket under färd användes även en HDA 4748-H givare från Hydac. Dess elektriska interface är HSI (Hydac sensor interface). Fördelen med detta är att mätutrustningar som använder sig av HSI interfacet känner av vilken typ av sensor som är inkopplad och kalibrering sker automatiskt. I Tabell 2 nedan redovisas tekniska data för den använda sensorn (Datablad för Hydac HDA 4748-H).

Tabell 2. Tekniska data för tryckgivare

Storhet Värde Enhet Mätintervall 0-250 bar Noggrannhet ≤±0,25 % Stigtid ≤±0,25 ms

Sensorn monterades direkt efter huvudbromscylindern och innan ABS-enheten på

dragfordonet. Detta i anslutning till en av de T-kopplingar som monterats för att ta styrtrycket från dragfordonets bromskrets till semitrailerns bromssystem, vilket visas i Figur 15.

Anledningen till denna placering är att det är i denna punkt som semitrailerns bromslåda är ansluten till dragfordonets bromskrets. Eventuella tryckvariationer orsakade av semitrailerns bromsar borde tydligast kunna detekteras här.

Figur 15. Sensorn monterad på fordonet

Efter att sensorn monterats testades dess funktion med en digital manometer Hydac HMG500.

Syftet med testerna var att verifiera sensorns funktion och se till att dess maximalt tillåtna tryck, 250 bar, inte överskreds. Lastbilen kördes och vid inbromsningarna kunde det momentana bromstrycket läsas av. Manometern lagrade även max-värdena för

18

bromsförloppen. Genom att läsa av dessa bildades en uppfattning om vilka tryck som kan förväntas vid bromstesterna. Sensorn och den digitala manometern tillhandahölls av uppdragsgivaren.

För att logga data från sensorn under ett tidsförlopp valdes en datalogger som använder HSI- interfacet och därmed passar tillsammans med sensorn. Loggern, en Hydac HMG3000, fanns det inte ekonomiska resurser till att köpa in för detta ändamål. Därför etablerades kontakt med Hydac AB i Skellefteå för att bistå med mätutrustning och handhavande av denna. HMG 3000 är ett portabelt mätinstrument för att mäta snabba dynamiska förlopp i hydraulik- eller

pneumatiksystem. Loggern har en snabbhet på mellan 0,1 och 0,5 ms beroende på sensor och mätvärdena presenteras grafiskt och kan bearbetas med PC.

3.3. Mätningar av bromsarna utförda av VTI

Ekipaget testades av en representant från Statens väg- och transportforskningsinstitut (VTI) för att avgöra påverkan av bromslådan. Som provningsmetod användes valda delar av VTI:s standardförfarande för testning av bromsar enligt 71/320/EEC. Som mätutrustning användes en lastcell som monterades på bromspedalen och en accelerometer integrerad i mätarhuset som fästes på insidan av vindrutan. Två analoga mätare visade den momentana retardationen för fordonet och kraften som ansätts på bromspedalen. Figur 16 visar mätutrustningen som användes.

Figur 16. Mätutrustning som används av VTI

Testerna genomfördes på Piteå flygfält. En passagerare läste av värdena på mätarna under inbromsningarna och protokollförde resultatet. Även parkeringsbromsen testades enligt VTI:s rutiner.

19 3.4. Analys av parkeringsbroms

De indata som är nödvändiga vid analysen av parkeringsbromsen sammanfattas i Tabell 3.

Tabell 3. Indata för parkeringsbromsberäkningar

Storhet Symbol Värde Enhet

Totalvikt trailer m 8000 kg

Tyngdacceleration g 9,81 m/s²

Hjuldiameter D 0,55 m

Antal hjul n 6 -

Dragkraft fjädercylinder F 3139 N

Utväxling hävarm u 1,77 -

Trailerns längd L 7,905 m

Avstånd mellan mittenhjulaxel och kopplingsanordning a 3,649 m Avstånd framifrån till kopplingsanordning b 1,300 m

Lutning, konstruktionskrav tan  18 %

Efter hävarmen fördelas dragkraften jämnt ut till respektive bromstrumma via vajrar. Kraften i dessa vajrar beräknas enligt

( ) Diagrammet i Figur 17 är framtaget av bromstillverkaren och visar hur bromsmomentet beror av dragkraften i bromsvajern. Bromsmomentet M fås genom att läsa av funktionens värde då kraften är Fvajer.

Figur 17. Bromsmoment som funktion av vajerkraft (källa: Knott GmbH)

20

En frilagd figur över trailern då den parkeras på ett sluttande underlag visas i Figur 18. Ur figuren framgår att den friktionskraft som krävs för att trailern inte ska rulla är mg sin .

Denna kraft antas fördelas jämnt mellan alla trailerns hjul.

Figur 18. Friläggning av semitrailer

Den periferiella kraften per hjul blir således

( ) Figur 19 visar en friläggning av ett hjul. Hjulet utsätts för bromsmomentet M kring navet och i dess periferi verkar kraften F_per enligt ekvation (6).

Figur 19. Friläggning av hjul

Momentjämvikt kring ett hjulnav ger

( ) där  är fordonets lutning. Ekvation (7) kan skrivas om enligt

 mg N1

mg sin 

N2

M D

FPer

21

( ) vilket ger den maximala lutningen som systemet klarar av utan att hjulen rullar. Lutningen i % fås genom att beräkna .

För att bestämma huruvida trailerns däck glider mot underlaget eller inte ställs jämviktsekvationerna upp för trailern enligt

( ) och

( ) ( ) Trailerns tyngdpunkt antas vara i mitten, dvs på avståndet ⁄ framifrån.

Momentjämviktsekvationen (10) utgår ifrån kopplingsanordningen, där kraften ansätts i Figur 18. Genom att bryta ut ur ekvation (10) fås

( ) där

( ) Normalkraften antas vara jämnt fördelad över hjulen. Den periferiella kraft som kan verka på hjulen utan att däcken glider mot underlaget är

( )

Momentjämvikt för ett hjul ger nu

( ) Friktionskoefficienten som krävs för att trailern inte ska glida då underlaget lutar med vinkeln

 fås genom insättning av ekvation (14) i (13) och utbrytning av :

( ) Om resultatet från ekvation (15) är mindre än 0,6 så uppfylls lagkraven beskrivna i avsnitt 2.3. Beräkningar gjordes även för olika placering av trailerns tyngdpunkt för att avgöra hur den erforderliga friktionen påverkas av denna. Resultatet åskådliggjordes i ett diagram.

22

23

4. Resultat

4.1. Volymåtgång av bromsvätska

Resultatet från beräkningarna av maximal bromsvätskeåtgång och maximal kolvrörelse på huvudbromscylindern orsakad av riktningsventilen visas i Tabell 4. Där redovisas även den maximala teoretiska lägesändringen på bromspedalen som bromslådan kan orsaka.

Tabell 4. Beräknade värden bromsvätskevolym och kolvlägesändring

Storhet Symbol Värde Enhet

Volym bromsvätska som åtgår V 0,30 cm³ Kolvrörelse på huvudbromscylindern xin 0,60 mm

Maximal pedalrörelse xpedal 1,8 mm

Ur tabellen avläses att den maximala pedalrörelsen är 1,8 mm. Resultatet från den experimentella volymmätningen är 0,4 cm³.

4.2. Plan för genomförande av bromsprov

Bromstesterna är tänkta att genomföras på Piteå flygfält. Förebild vid planering och

genomförande av bromsproven är EU direktiv 70/320/EEG. De är tänkta att genomföras på följande sätt:

Underlaget som testerna utförs på skall vara horisontellt och temperaturen för ekipagets bromsar ska vid start av ett bromsningsförlopp aldrig överskrida 100°C. Bromsproven ska genomföras vid hastigheterna 30 km/h, 50 km/h, 70 km/h och 90 km/h för att kunna bestämma tryckvariationernas hastighetsberoende. Vidare ska trailern initialt vara olastad.

Detta för att öka chansen för glidning mellan däck och underlag och därmed även

sannolikheten för ingrepp från trailerns ABS-system. Vid dessa mätningar är bromssträckan inte signifikant för resultaten eftersom det förlopp som ska mätas är trycket inuti

bromsledningarna. De två huvudalternativen för mätningarnas genomförande presenteras i Tabell 5.

Tabell 5. Olika förslag på mätmetoder

Beskrivning Fördelar Nackdelar Alternativ

1

ABS aktiverat i både trailer och dragfordon.

Inga modifikationer av ekipaget nödvändiga

Kan vara svårt att detektera varifrån tryckpulserna kommer Alternativ

2

ABS aktiverad enbart på trailern

De tryckpulser som detekteras borde enbart kunna komma från trailern

Då dragfordonets ABS kopplas ur kan detta leda till negativa fordonsdynamiska egenskaper

För alternativ 1 och 2 ska först mätning genomföras med trailern påkopplad, för att sedan genomföra samma mätning igen då med trailern frånkopplad. Fordonets kan ABS inaktiveras genom t.ex. att säkringen för ABS:en avlägsnas för alternativ 2. Ett testprotokoll som är tänkt att användas vid provningarna kan ses i Bilaga 1. För varje test upprättas ett protokoll som i första hand är till för att koppla mätdatafilerna till rätt körning. I protokollet ska, förutom tid

24

och väderförhållanden, anges om trailern är kopplad eller ej samt vilka system som är aktiva under körningen.

Efter genomförda tester anlyseras mätdata från loggern och ur mätresultaten framgår om tryckvariationerna kan detekteras och i så fall hur stora dessa är. Dessa resultat ligger sedan till grund för slutsatser huruvida tryckvariationerna påverkar Crafterns bromssystem.

4.3. Parkeringsbroms

Resultatet från beräkningarna beskrivna i avsnitt 3.3 sammanfattas i Tabell 6.

Tabell 6. Resultat från handbromsberäkningar

Storhet Symbol Värde Enhet

Vajerkraft per hjul Fvajer 926 N

Bromsmoment per hjul M 700 Nm

Procentuell lutning tan  19,8 %

Lutning  11,2 °

Erforderlig friktionskoefficient vid 18 %  0,27 -

Ur tabellen framgår att systemet med viss marginal uppfyller konstruktionskravet på 18 % lutning och lagkravet på 16 %. Vid ansättning av parkeringsbromsen vid 30 km/h var retardationen 1,7 m/s² enligt VTI:s provning. Kriteriet för godkänt är 1,5 m/s². Hur den erforderliga friktionen beror av tyngdpunktens placering visas i Figur 20.

Figur 20. Tyngdpunkens inverkan på erforderlig friktion

Då friktionskraften flyttas fram minskar normalkraften för hjulen och därmed även friktionskraften, vilket innebär att den erforderliga friktionskoefficienten mellan däck och underlag måste öka för att fordonet inte ska glida.

25 Den horisontella axeln visar avståndet framifrån kopplingsanordningen till tyngdpunkten. Ur figuren framgår att trailerns tyngdpunkt måste vara minst 1,2 m bakom släpvagnskopplingen för att erforderlig friktionskoefficient ska vara mindre än de föreskrivna 0,6.

4.4. Underkörningsskydd

Då dragfordonets bakre överhäng kortades flyttades det fabriksmonterade

underkörningsskyddet inklusive dess fästen till sin nuvarande position. Enligt uppgift har underkörningsskyddet och fästena inte modifierats, utan endast flyttats fram (Anders Sjölund, personlig kommunikation 5 juli 2012). En bild på hur underkörningsskyddet är monterat efter att överhänget kortats visas i Figur 21.

Figur 21. Underkörningsskyddet monterat efter modifikation av chassit

26

27

5. Diskussion

5.1. Påverkan av bromslådan

Det är oklart huruvida en pedalrörelse på knappa 2 mm kan uppfattas av föraren. Detta återstår att undersöka i en eventuell fortsättning av arbetet. Undersökningar om hur

dynamiken för ventilkolven ser ut under drift krävs för att avgöra om och när den maximala kolvrörelsen kan ske. I ett tidigare arbete undersöktes om hydrulpumpens drift kunde detekteras i bromskretsen. För dessa mätningar, se Bilaga 2.

5.2. Testerna

Vid projektets början var det ursprungliga målet att även genomföra testerna och utvärdera resultaten. Den ursprungliga målformuleringen för detta avsnitt var:

 Att avgöra om tryckvariationer orsakade av semitrailerns ABS kan leta sig in i och påverka dragfordonets bromskrets.

o Detta genomförs med experimentella mätningar av bromstrycket under ett inbromsningsförlopp.

När VCDS-utrustningen anslöts till fordonet visade det sig att data endast gick att läsa från de styrenheter som var relaterade till motor och växellåda. Detta visade sig bero på att VW Crafter tillverkas i Mercedes fabriker parallellt med Mercedes Sprinter och delar de flesta komponenter med denna. VCDS är endast konstruerad för fordon inom

Volkswagenkoncernen och kunde inte kommunicera med ABS-enheten som är konstruerad av Mercedes. Därför kunde denna utrustning inte användas för det tänkta ändamålet. Enligt den svenska importören för VCDS skulle bromstrycket kunna mätas på Craftern med denna metod, vilket inte visade sig vara fallet.

Även mätningarna med HMG3000 uteblev på grund av logistikproblem. Vid de tillfällen då Hydacs representant kunde bistå vid mätningarna var antingen lastbilen i tjänst eller sensorn utlånad till andra mätningar. Vid genomförandet av testerna var det tänkt att Anders Sjölund på Freno skulle köra ekipaget eftersom han är behörig att framföra denna fordonstyp.

Några slutsatser kunde inte dras angående påverkan av tryckvariationer från trailern eftersom mätningarna inte genomfördes. Ett antagande är att dessa tryckvariationer dämpas ut på grund av de långa ledningar och transmissionscylindrar som de passerar. Därför borde variationerna vara små när de når dragfordonets bromskrets och rimligtvis inte ha någon större påverkan.

När trailerns ABS arbetar, borde även dragfordonets ABS arbeta. Tryckvariationerna i dragfordonets bromskrets kommer då sannolikt att domineras av Crafterns ABS-pulser.

5.3. Parkeringsbromsen

För parkeringsbromsberäkningarna hade trailerns totalvikt angivits till 8000 kg. Den verkliga trailerns totalvikt är 7400 kg, alltså är beräkningarna gjorda med en marginal på 600 kg överlast. Normalkrafterna antas vara jämnt fördelade mellan de 6 hjulen i beräkningarna.

Denna approximation anses vara giltig eftersom axlarna är individuellt fjädrade och därmed kan en axel inte bära nämnvärt högre last än de omgivande eftersom avståndet mellan axlarna är litet.

28

Vid ett tillfälle under arbetets gång visade det sig att trailerns parkeringsbroms inte fungerade.

Detta berodde på korrosion i en skarvhylsa på den elektriska ledningen som manövrerar den fjärderbelastade cylindern på trailern. Efter att detta åtgärdats fungerade parkeringsbromsen åter. För att minimera risken för att detta fel inträffar och uppnå högre robusthet bör

ledningarna dras så att de helst inte behöver skarvas.

Fordon som tas i bruk efter den 1 juli 2010 måste uppfylla trafikverkets föreskrifter 2010:2.

Där anges att parkeringsbromsen ska klara en lutning på 18 %, vilket detta fordon gör teoretiskt.

5.4. Underkörningsskyddet

Eftersom inte några modifikationer utförts på det tidigare godkända och av Volkswagen fabriksmonterade underkörningsskyddet eller dess fästen, borde det fortfarande uppfylla de enligt lag ställda kraven efter framflyttningen.

Eftersom fordon utrustade med vändskiva enligt gällande direktiv inte behöver utrustas med underkörningsskydd, blir det enklaste sättet för Freno att få fordonet godkänt att i

fortsättningen avstå från att montera underkörningsskyddet på dragfordonet.

29

6. Slutsats

6.1. Trailerns påverkan på dragfordonets bromssystem

Den i teorin maximala pedalrörelsen som kan orsakas av manöverventilen till trailerns bromssystem är mindre än 2 mm. Riktningsventilen i bromslådan kan maximalt uppta 0,3 ml bromsvätska från dragfordonets bromssystem. Denna lilla åtgång kan knappast påverka nivån i bromsvätskebehållaren nämnvärt. Inga slutsatser har kunnat dras angående påverkan av ABS-systemet på trailern eftersom mätningarna uteblev. Enligt provningsrapporten från VTI är fordonet godkänt på de punkter som testats.

6.2. Parkeringsbromsen

Semitrailerns parkeringsbroms uppfyller Trafikverkets föreskrifter om att trailern ska kunna parkeras i en backe med 16 % lutning och inte glida då friktionskoefficienten mellan däck och underlag är 0,6. Detta innebär att semitrailerns tyngd inte belastar dragfordonets

parkeringsbroms vid parkering i backe. Förutsättningen för dessa beräkningar är att trailerns tyngdpunkt inte får vara längre fram än 1,2 m bakom kopplingsanordningen.

Beräkningarna visar även att trailerns parkeringsbroms uppfyller konstruktionskravet där lutningen är 18 %. Vid ansättning av parkeringsbromsen vid 30 km/h uppfylls kraven om en retardation över 1,5 m/s².

6.3. Underkörningsskyddet

Eftersom bakre underkörningsskyddet och dess fästen inte avviker från originalutförande borde dess hållfasthet rimligtvis inte ha försämrats av att ha flyttats fram. Därför anses en test enligt EU-direktivet 70/221 EEG vara överflödigt. Enligt Transportstyrelsens förskrifter är ett bakre underkörningsskydd ej nödvändigt på denna fordonstyp.

30

31

7. Referenser

Dietsche, Karl-Heinz & Klingebiel, Maria (red.) (2011). Automotive handbook. 8:e upplagan Plochingen, Tyskland: Robert Bosch GmbH

Europeiska gemenskapens råd (1970). Rådets direktiv om tillnärmning av medlemsstaternas lagstiftning om tankar för flytande bränsle och bakre underkörningsskydd på

motorfordon och släpvagnar till dessa fordon. (70/2217EEG). Hämtad 2012-06-18 från http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/automotive/documents/directives/directive-70-221- eec_en.htm

Freno AB. Information om Freno AB. Hämtad 2012-05-03 från www.freno.se/info.asp HYDAC Electronic GMBH – Datablad Hydac HDA 4748-H. Hämtad 2012-07-16 från

http://www.hydac.se/site.aspx?id=359

Johansson, Bengt; konstruktör av HY-broms bromssystem. 2011. Intervju 2011-11-29.

Larsson. Anund. Olsson. (2008). Prestanda BAS 3.0 Fordonsteknik (3:e uppl.) Gleerups.

Rask, Lars; handläggare transportstyrelsen. 2012. Mailkonversation 2012-09-19.

Volkswagen Nutzfahrzeuge. (2008) Body builder guidelines Crafter. Hämtad 2012-06-18 från http://www.vwn-aufbaurichtlinien.de/fileadmin/download/crafter/pdf/2008-

09_ABR_Crafter_EN.pdf

Vägverket. (2003). Vägverkets föreskrifter om bilar och släpvagnar som dras av bilar.

ISSN: 0283-2135. Hämtad 2012-05-03 från http://www20.vv.se/vvfs/pdf/2003nr022.pdf Wu, M-c. & Shih, M-c. (2003). Simulated an experimental study of hydraulic anti-lock

braking system using sliding-mode PWM control. Mechatronics, 13(2003), 331-351

32

1

Bilaga 1. Protokoll för bromstester

Protokoll för mätningar av bromstrycket under ett inbromsningsförlopp.

1. Test nr ...

2. Datum/klockslag ...

3. Plats för genomförande ...

4. Temperatur/väder ...

5. Väglag ...

6. Fordonsmodell ...

7. Provningen utförd av ...

8. Förare ...

9. Kommentarer ...

...

...

...

2

Provningsbeskrivning Resultat

1 SÄKERHETSTEST FÄRDBROMS  Godkänt

 Ej godkänt 2 INBROMSNINGSFÖRLOPP

Kalla bromsar (< 100°C) Initialhastighet ………km/h

Bromsarnas temperatur ………….°C

2.1 ABS Aktiva ABS-system

 Dragfordon

 Semitrailer

ABS arbetar under inbromsningen

 Ja

 Nej

2.2 Trailer Trailern påkopplad

 Ja

 Nej

Lastvikt trailer ……… kg 2.3 Mätutrustning

Sensor ………..

Logger ………

Filnamn mätdata ……….

1

Bilaga 2. Påverkan av hydraulpumpens arbetscykel

I ett tidigare arbete genomfördes tester för att kunna bestämma om den hydraulpump som sitter monterad i bromslådan på något sätt kunde påverka fordonets bromssystem. Dessa försök gick till enligt följande.

En piezoelektrisk givare kopplades in på dragfordonets sida av bromslådan för att kunna identifiera eventuella snabba tryckförändringar som uppstår i samband med att pumpen slås på eller stängs av. Oscilloskopet som användes under försöken ställdes in på att trigga på eventuella tryckpulser så att bilden fryses om givaren detekterar tryckpulser.

En manometer som kunde visa två olika momentana tryck samt logga dess max- och min- tryck kopplades in på båda sidor om bromslådan. Detta för att kunna se att pumpen byggde tryck i ackumulatortanken. Samt för att kunna omvandla de uppmätta spänningarna från den piezoelektriska givaren till ett tryck.

Först genomfördes tio tester utan att någon av sidorna var trycksatta. Detta för att simulera att fordonsekipaget ej bromsade under pumpens arbetscykel.

Därefter genomfördes 10 nya mätningar nu med 41 bars tryck på fordonets bromskretssida.

Det trycket skapades med hjälp av en handpump som kopplades in på bromskretssidan. Detta för att inte ventilsliden ska ligga i ett ändläge under tidsförloppet för försöken. Detta simulera att förarenen av ekipaget genomför en inbromsning med konstant retardation undertiden som pumpen startar, bygger tryck och slår ifrån.

Vid mätning med 0 bar i styrtryck kunde endas en mycket kort tryckpuls detekteras i samband med att hydraulpumpen stängdes av. Mätdata från försöken angående hydraulpumpens

inverkan kan ses i bilaga 1. I Tabell 7 redovisas en sammanfattning av den mätdata som erhölls vid försöket.

2

Tabell 7. Påverkan av hydraulpump

Storhet Värde Enhet

Maxvärde 0,16 bar

Medelvärde 0,09 bar

Utifrån mätningarna fås att den största uppmätta tryckspik som orsakas av hydraulpumpen är av en magnitud på 0.16 bar.

Vid 41 bars tryck när ventilsliden inte befann sig i ett ändläge så uppstod de enda tryckpulser som kunde detekteras i dragfordonets bromskrets i samband med att pumpen stängs av. Även här var de uppmätta tryckspikarna mycket kortvariga. I Tabell 8 sammanfattas de mätningar som gjordes med 41 bar i bromstryck.

Tabell 8. Påverkan av hydraulpump vid 41 bar styrtryck

Storhet Värde Enhet

Maxvärde 0,23 bar

Medelvärd

e 0,14

bar

Vid dessa försök med 41 bar i styrtryck var den största tryckpuls som uppmättes av magnituden 0,23 bar.

I Tabell 1 nedan presenteras de uppmätta värdena som användes för att kunna konvertera från spänning (mV) till tryck (bar). Maxtryck har avlästs på manometern och topp-till-topp-samt toppvärde avlästes på oscilloskopet.

3

Tabell 1. Kalibrering av tryckgivare

Mätning

Maxtryck (bar)

Topp-till-topp (mV)

Toppvärde (mV)

1 0,9 222 80,0

2 0,9 164 56,0

3 0,9 162 56,0

4 1,1 148 52,0

5 1,0 124 44,0

6 1,1 134 44,0

7 1,0 150 52,0

8 1,0 130 44,0

9 1,0 162 56,0

10 1,1 184 64,0

Medelvärde μ 1,0 158 54,8

Standardavvikelse

σ 0,082 28,9 11,0

Nedan i Tabell 2 visas data som uppmättes i styrkretsen vid noll bar i styrtryck.

Hydraulpumpen startades och tilläts pumpa tills det att den byggt tryck och sedan stannade.

Tabell 2. Mätning med 0 bar i styrtryck

Mätning

Topp-till-topp (mV)

Toppvärde (mV)

Toppvärde * tryckfaktor (bar)

1 13,40 6,40 0,12

2 15,60 9,00 0,16

3 8,80 5,60 0,10

4 7,20 4,60 0,08

5 6,64 4,88 0,09

6 7,80 5,20 0,09

7 6,56 4,56 0,08

8 6,16 4,48 0,08

9 5,12 3,28 0,06

10 4,40 2,48 0,05

Maxvärde 15,6 9,00 0,16

Medelvärde μ 8,17 5,05 0,09

Standardavvikelse

σ 3,60 1,77 0,03

4

Tabell 3 här nedan visar de spänningar som uppmättes vid försök med 41 bar styrtryck.

Hydraulpumpen startades och gick tills den byggt upp tryck och stannade.

Tabell 3. Mätning med 41 bar i styrtryck

Mätning

Topp-till-topp (mV)

Toppvärde (mV)

Toppvärde * tryckfaktor (bar)

1 8,20 5,60 0,10

2 11,40 8,20 0,15

3 10,40 6,40 0,12

4 11,60 4,20 0,08

5 9,80 6,80 0,12

6 10,80 8,20 0,15

7 10,80 6,20 0,11

8 8,20 6,40 0,12

9 15,60 11,40 0,21

10 17,40 12,40 0,23

Maxvärde 17,4 12,4 0,23

Medelvärde μ 11,4 7,58 0,14

Standardavvikelse

σ 2,95 2,57 0,05

5