1

Közúti járművek szerkezeti felépítése

JKL rendszerek

2016. 09. 19.

Szabó Bálint

2

2

• Bevezetés

• Járműdinamika

• Gépjárművek hajtásrendszerei

• Gépjármű fékrendszerek

Közúti járművek szerkezeti felépítése

Tartalom

2016. 09. 19.

3

3

Jármű kategóriák a 1/1975. (II. 5.) KPM–BM együttes

rendelet és a 5/1990. (IV. 12.) KöHÉM rendelet

szerint

Járművek alrendszerei

Bevezetés

2016. 09. 19.

4

4

2016. 09. 19.

Bevezetés

Járműkategóriák

5

5

• „Jármű: közúti szállító- vagy vontató eszköz, ideértve az önjáró vagy vontatott munkagépet is.”

– „Gépjármű: olyan jármű, amelyet beépített erőgép hajt. A mezőgazdasági vontató, a lassú jármű,

a segédmotoros kerékpár és a villamos azonban nem minősül gépjárműnek.”

• „Gépkocsi: olyan gépjármű, melynek négy vagy több kereke van; a négy kerekű

motorkerékpár azonban nem gépkocsi.”

– „Személygépkocsi: személyszállítás céljára készült olyan gépkocsi, amelyben - a

vezető ülését is beleértve - legfeljebb 9 állandó ülőhely van.”

– „Autóbusz: személyszállítás céljára készült, elektromos felsővezetékhez nem kötött

olyan gépkocsi, amelyben - a vezető ülését is beleértve - kilencnél több állandó ülőhely

van.”

– „Trolibusz: elektromos felsővezetékhez kötött gépkocsi.”

– „Vontató: pótkocsi vontatására készült, rakfelület nélküli gépkocsi.”

– „Tehergépkocsi: a személygépkocsit, az autóbuszt, a trolibuszt és a vontatót kivéve

minden gépkocsi.”

– „Pótkocsi: olyan jármű, amely gépjárművel, mezőgazdasági vontatóval vagy lassú járművel

történő vontatásra készült.”

2016. 09. 19.

Bevezetés

Járműkategória definíciók

Forrás: 1/1975. (II. 5.) KPM–BM együttes rendelet

6

6

A rendelet alkalmazásában a gépkocsik és a pótkocsik a következő járműkategóriák egyikébe sorolhatóak:

• M kategória: személygépkocsik, autóbuszok és trolibuszok

– M1 járműkategória: személygépkocsik,

– M2 járműkategória: legfeljebb 5 t megengedett legnagyobb össztömegű autóbuszok,

– M3 járműkategória: több, mint 5 t megengedett legnagyobb össztömegű autóbuszok és trolibuszok,

• N kategória: tehergépkocsik és vontatók

– N1 járműkategória: legfeljebb 3,5 t megengedett legnagyobb össztömegű tehergépkocsik és

vontatók,

– N2 járműkategória: több, mint 3,5 t, de legfeljebb 12 t megengedett legnagyobb össztömegű

tehergépkocsik és vontatók,

– N3 járműkategória: több, mint 12 t megengedett legnagyobb össztömegű tehergépkocsik és

vontatók,

• O kategória: pótkocsik

– O1 járműkategória: legfeljebb 0,75 t megengedett legnagyobb össztömegű pótkocsik,

– O2 járműkategória: több, mint 0,75 t, de legfeljebb 3,5 t megengedett legnagyobb össztömegű

pótkocsik (a félpótkocsit is ideértve),

– O3 járműkategória: több, mint 3,5 t, de legfeljebb 10 t megengedett legnagyobb össztömegű

pótkocsik (a félpótkocsit is ide értve),

– O4 járműkategória: több, mint 10 t megengedett legnagyobb össztömegű pótkocsik.

2016. 09. 19.

Bevezetés

Járműkategóriák

Forrás: 5/1990. (IV. 12.) KöHÉM rendelet

7

7

Hajtásrendszer

Energiatárolók

Energia konverterek

Nyomaték szabályozók

Kerékhajtások

Fékrendszer

Fékvezérlők

Erőátviteli rendszer

Kerékfék szerkezetek

Futómű

Kerék

Felfüggesztés

Rugózási rendszer

Kormányrendszer

Kormánymű

Kormánytrapéz

Kocsitest

Alváz

Felépítmény

Burkolati elemek

Villamos rendszer

Energia tárolás

Generátor

Világító- és fényjelző

berendezések

Elektronikus vezérlő

rendszerek

Kommunikációs rendszerek

Fedélzeti elektronikus rendszerek

2016. 09. 19.

Szerkezeti felépítés

A személygépkocsik fő alrendszerei

8

8

Alapok: koordináta rendszerek, mozgásformák

Gumiabroncs

Gépjárművek hosszirányú dinamikája

Kerékátterhelődések

Kanyarodás

Rugózás

Járműdinamika

2016. 09. 19.

9

9

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Alapok: Koordináta-rendszerek

SAE koordináta rendszer

Gyakran alkalmazott

koordináta rendszer

10

10

• Transzlációs mozgások:

– x tengely menti: gyorsítás fékezés

– y tengely menti: oldalazás, oldalkúszás

– z tengely menti: rugózás, lengés

• Rotációs mozgások:

– x tengely körüli: dőlés, billenés

– y tengely körüli: bólintás

– z tengely körüli: legyezés

• A jármű mozgásának azonban vannak kényszerfeltételei:

– Szigorú kényszer: úttest

– Feltételes kényszer: kerekek gördülése

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Elemi mozgásformák

11

11

• Hosszirányú dinamika:

– Hajtás: x tengely menti elmozdulás, bólintás

– Fékezés: x tengely menti elmozdulás, bólintás

• Keresztirányú dinamika:

– Kanyarodás: x és y tengely menti elmozdulások, legyezés, dőlés

• Vertikális dinamika:

– Lengések: z tengely menti elmozdulás, bólintás

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Mozgásformák

12

12

• A jármű mozgását a kerék és a talaj között ébredő erőkkel tudjuk szabályozni.

Kerék-talaj kapcsolat részletes ismerete szükséges a jármű irányításához.

• Kerék és a talaj között ébredő erők:

– Hosszirányú erő

– Keresztirányú erő

– Visszatérítő nyomaték

– Normálerő

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Gumiabroncs - Erők

Fy

Fx Fz

Mz

Járműdinamika szempontjából a hossz- és

keresztirányú erők a lényegesek. Azonban ezek az erők

korlátozva vannak a tapadás függvényében.

Kétféle súrlódási tényezőt ismerünk:

μ0 - tiszta nyugvó súrlódás

μcs - tiszta csúszó súrlódás

A gördülő kerékre egyik sem, hanem az ún. φ - tapadási

tényező a jellemző. Csúszó súrlódás csak blokkoló

keréknél lép fel.

13

13

• A gumiabroncs tangenciális deformációja miatt a jármű

sebessége eltér a kerék kerületi sebességétől, amit az

ún. szlippel jellemzünk:

• ahol:

– s: kerékszlip

– vj: jármű sebessége

– r: gördülési sugár (nyomatékmentes)

– ω: kerék szögsebessége

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Gumiabroncs – Hosszirányú dinamika

𝑠 =𝑣𝑗 − 𝑟𝜔

𝑣𝑗

14

14

• Oldalerő hatására a gumiabroncs deformálódik a haladási irány valamint a

kerék középsíkja szöget zárnak be: ferdefutás

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Gumiabroncs – Keresztirányú dinamika

15

15

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Gumiabroncs – Tapadási kör

A maximális tapadást iránytól függetlenül egy körrel közelíthetjük:

• Munkapont a körön belül: stabil

• Munkapont a körön kívül: instabil

16

16

• A gépjármű tömegeloszlása

befolyásolhatja a gépjármű:

– dinamikáját,

– fékezési tulajdonságait,

– stabilitását,

– kormányozhatóságát,

– lengéskényelmét.

• A gépjármű súlypontjának helyzetét

három koordináta határozza meg:

– hosszirányú,

– keresztirányú koordináta és a

– súlypontmagasság

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Súlypont

𝑙1 =𝑍2𝐺𝑙

𝑙2 =𝑍1𝐺𝑙

𝐵𝑏 =𝑍𝑗𝐺𝐵

𝐵𝑗 =𝑍𝑏𝐺𝐵

17

17

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Hosszirányú dinamika – Hajtás

𝑚𝑎 = 𝐹 − 𝐺𝑥 − 𝐹𝑊 −

𝑖

𝐹𝑓𝑖

𝐹 =𝑀𝑚𝑜𝑡 ∙ 𝑘ö ∙ 𝜂𝑚𝑒𝑐ℎ

𝑟

𝐺𝑥 = 𝑚𝑔 sin 𝛼

𝐹𝑊 =1

2𝑐𝑤𝐴𝜌𝑣

2

Mozgásegyenlet:

Vonóerő:

Emelkedési ellenállás:

Légellenállás:

Gördülési ellenállás:

𝐹𝑓,𝑖 = 𝑓𝑍𝑖

18

18

• Gyorsítás, lassítás hatására

átterhelődés alakul ki az első és a

hátsó tengelyek között

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Dinamikus kerék-átterhelődések – hajtás

Z1st Z2stZ1din Z2din

ΣF=ma

mg

l1 l2

L

h𝑍1𝑠𝑡 =

𝑚𝑔

𝐿𝑙2

𝑍2𝑠𝑡 =𝑚𝑔

𝐿𝑙1

𝑍1𝑑𝑖𝑛 =𝑚𝑔

𝐿𝑙2 −

𝑚𝑎ℎ

𝐿

𝑍2𝑑𝑖𝑛 =𝑚𝑔

𝐿𝑙1 +

𝑚𝑎ℎ

𝐿

19

19

• A súlypont hosszirányú

helyzete és magassága

határozza meg, hogy mekkora

maximális gyorsulást lehet

elméletileg elérni adott

tapadási tényező esetén

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Elsőkerék kontra hátsókerék hajtás

𝑙2𝐿

20

20

• A csúszásmentes kanyarodás feltétele, hogy a

kerekek egy közös póluspontot határozzanak meg.

• A négykerekű jármű ugyanis a kanyarosdás

szempontjából kinematikailag túlhatározott, mind a

ívkülső, mind az ívbelső kerekek meghatároznak

egy-egy póluspontot

• a két első kereket nem azonos szögben kell

elkormányozni Ackermann geometria

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Járművek kanyarodása - Kinematika

21

21

• A járművek irányítása a kerekek kocsitesthez viszonyított szöghelyzetének

megváltoztatásával lehetséges

• Négykerekű jármű esetén mely kerekeket célszerű kormányozni?

– Az Ackermann geometria teljesüléséhez mindenképpen egy tengelyhez

tartozó mindkét kereket kell elkormányozni, azaz nem lehet csak a jobb vagy

csak a bal kereket

– Háromféle kormányzás lehetséges:

• Elsőkerék kormányzás

• Hátsókerék kormányzás

• Összkerék kormányzás

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Járművek kanyarodása - Kormányzás

22

22

• Elsőkerék kormányzás előnyei:

– Stabilabb

– Járdaszegély mellőli elindulás

• Hátsókerék kormányzás előnyei

– Targoncák, homlokrakodók esetén alkalmazzák, mert könnyebb ráfordulni a

rakományra

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Járművek kanyarodása - Kormányzás

23

23

• Összkerék kormányzás előnye:

– Kisebb fordulási sugár

• Hátrányai:

– Két ellentétes koncepció szükséges a különböző sebességtartományokhoz:

• Nagy sebességeknél azonos első- és hátsókerék elfordulási irányok

• Kis sebességnél ellentétes kerék elfordulás

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Járművek kanyarodása - Kormányzás

24

24

• Nagyobb sebességgel kanyarodó járműre centrifugális erő hat

• A centrifugális erő a kerekeken oldalerőként jelenik meg: ferdefutás alakul ki

• A ferdefutás következtében a jármű más íven fordul, mint amit a kerekek

állásszöge meghatározna oldalkúszás

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Járművek kanyarodása – Állandó sugáron és sebességgel

25

25

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Járművek kanyarodása – Állandó sugáron és sebességgel

26

26

2016. 09. 19.

Járműdinamika

Járművek kanyarodása – Állandó sugáron és sebességgel

• A járművek oldalkúszásából adódik a járművek

sajátkormányzása

• A sajátkormányzás abból adódik, hogy a hátsó és az

első kerekek ferdefutása eltérő lehet:

– Első kerek ferdefutása nagyobb:

alulkormányzottság

– Hátsó kerekek ferdefutása nagyobb:

túlkormányzottság

– Azonos ferdefutás: semleges kormányzás

Alulkormányzott

Semleges

Túlkormányzott