Free Press

af James Walker, Jr. fra scR motorsports

Et andet sted på denne hjemmeside har vi diskuteret (i smertefulde detaljer, ville nogle tilføje) betydningen af forreste til bageste bias, eller bremsebalance, og hvordan optimering af den kan føre til bedre bremseevne. En kritisk faktor i forbindelse med fastlæggelse af bias – den mekaniske bremsetrykproportioneringsventil – blev imidlertid udeladt af diskussionen. Når alt kommer til alt, kan man kun tage så meget af denne snak om bremseforspænding på én gang.

Det sagt, er vi tilbage for at dele de indviklede detaljer om, hvordan bremsetrykket fordeles til køretøjets for- og bagende. Endnu vigtigere er det, at vi håber, at du tager forståelsen med dig, at udskiftning, ændring eller bare almindelig fifleri med din proportioneringsventil kan gøre mere skade end gavn. Selv om det ikke er helt sort magi, er der masser af muligheder for at kaste systemet i uorden uden at vide det.

Som følge heraf tilbyder vi dette hurtige kig på disse enheder og deres mekaniske søskende. En lille mængde viden kan give overraskende fordele, og ikke mindst kan man undgå ubehagelige overraskelser.

Regulering af bremsetrykket bagpå

Generelt er der tre måder at håndtere bremsetrykket bagpå på: Lad det være, gør det proportionalt med bremsetrykket foran, eller styr det på en måde, der kombinerer disse to strategier.

Strategi 1: Lad det være

Hvis der ikke blev anvendt nogen anordning til at ændre det bageste bremsetryk, ville det forreste bremsetryk og det bageste bremsetryk altid være lige store som vist i figur A. Dette er naturligvis den nemmeste måde at håndtere problemet på, men for at forhindre bagskævhed under alle forhold ville selve bagbremsen skulle være helt lille.

Som du kan forestille dig, er dette ikke en realistisk løsning, og den findes ikke i den virkelige verden.

Strategi 2: Ægte proportionering

En ægte proportionering, som vist i figur B, ville resultere i, at bremsetrykket bagpå er lineært proportionalt med bremsetrykket foran under alle forhold. Hvor ironisk det end kan virke, giver “proportioneringsventiler” ikke denne form for regulering, da de ikke er de rent proportionale enheder, som deres navn antyder.

Denne type trykregulering er bestemt mulig at opnå, men det kræver typisk tandem hovedcylindre og en justerbar reaktionsforbindelse, den samme opsætning, som findes på næsten alle specialbyggede racerbiler i dag.

På køretøjer, der er udstyret på denne måde, opnås proportioneringsforholdet ved en kombination af valg af hovedcylinderstempeldiameter og justering af en mekanisk reaktionsforbindelse, der forbinder de to hovedcylindre. Forbindelsesgeometrien, der også er kendt som en forspændingsstang, bestemmer den forreste til bageste kraftfordeling, der kommer fra bremsepedalaggregatet. Den betydelige fordel ved denne opsætning er, at en skråstang kan konstrueres på en sådan måde, at føreren kan justere forholdet mellem forreste og bageste proportionering, mens han kører i fart.

I det nedenfor viste eksempel resulterer en justering af skråstangen på 0,010 tommer i en forøgelse af den forreste hovedcylinders indgangskraft fra 125 lb til 133 lb. Samtidig falder den bageste hovedcylinderindgangskraft fra 125 lb til 117 lb.

Førerkontrol i realtid over bias gør justeringer ved ændrede baneforhold eller brændstofbelastning praktisk talt ubesværet. Kompleksiteten af dette design gør det meget upraktisk til brug på gaden, men på banen kan det simpelthen ikke overgås med hensyn til justeringsvenlighed.

Kombinationsstrategier – den forkert navngivne proportioneringsventil

Konventionelle proportioneringsventiler bør i virkeligheden kaldes “bremsekraftregulatorer” eller “bremsetrykreguleringsventiler”. Selv om deres navn måske antyder ægte proportional regulering, giver de i virkeligheden en kombination af den regulering, der findes i figur A og B.

Op til et vist tryk giver disse ventiler samme tryk til både for- og bagbremserne (à la figur A). Men når et forudindstillet trykpunkt er nået (600 psi i eksemplet), fortsætter det bageste bremsetryk med at stige, men med en langsommere hastighed (eller hældning) end det forreste bremsetryk. Figur C viser dette ret tydeligt.

Som man ser på diagrammerne, kan man se, at det er muligt at konstruere både et type B-system og et type C-system, som i sidste ende giver den samme bremsebalance på det punkt, hvor der er maksimal deceleration. (Bemærk, at figur B og C begge genererer 950 psi bremseledningstryk bagtil, når bremseledningstrykket foran er på 2000 psi.)

Man kan imidlertid også se, at type C-systemer – de systemer, der anvender doseringsventiler – kan bringe os tættere på den optimale balance ved lavere decelerationsniveauer. Denne fordel er relativt meningsløs i et racerløb, da køretøjet altid kører ved maksimale decelerationer, men den er til stor fordel på gaden.

Med andre ord giver doseringsventilen os mulighed for at køre rundt i byen under optimale betingelser for bremsebalance (godt for levetiden for de forreste bremseklodser), men den holder også det hele i skak, når vi har brug for maksimal bremsning (godt for stabiliteten).

På grund af deres kompakte størrelse og relativt lave pris kan disse anordninger findes på næsten alle køretøjer, som kræver reduktion af bremsetrykket bagtil for at opnå optimal bremseforspænding. Typiske personbiler og produktionsbaserede racerbiler falder fint ind under denne kategori.

Højdefølsomme proportioneringsventiler

Nogle køretøjers proportioneringsventiler går et skridt videre, da knæpunktet på grafen kan variere med mængden af vægt på bagakslen. Når vægten på bagakslen øges, komprimeres en forbindelse mellem akslen og karrosseriet effektivt. Denne forbindelse virker på en kam inde i proportioneringsventilen, hvilket øger forspændingen på proportioneringsventilens fjeder. Slutresultatet er, at der tillades mere bagbremsning (bias), efterhånden som vægten øges på bagakslen, hvilket bidrager til at udnytte den øgede trækkraft, der nu er til rådighed på bagdækkene. Figur D illustrerer dette forhold ganske tydeligt.

Så, kan man justere proportioneringsventilen?

Tro det eller ej, i næsten alle tilfælde er OEM-ventilerne godt tilpasset det originale bremsesystem og bør ikke pilles ved, da der ikke er nogen dele indeni, der kan ændres af ambitiøse ejere. Desværre er nogle af dem justerbare udvendigt, så fristelsen til at pille er lige foran os!

Et punkt at overveje er, at proportioneringsventiler, fordi de er en mekanisk anordning, skal konstrueres som et bedste kompromis til brug under alle forhold. Scenarier med høj hastighed, lav hastighed, fuldt lastet og tomt køretøj skal alle vurderes og indregnes i proportioneringsventilens design.

Naturligvis, hvis du har ændret dit køretøj på en måde, der påvirker forreste til bageste bias, står du måske ude i venstre felt! Som en genopfriskning fra vores artikel om bias vil vi igen fremføre listerne over modifikationer, som kan påvirke bias fra front til bagende.

Faktorer, der vil øge front bias:

• Forøgelse af rotordiameteren foran
• Forøgelse af friktionskoefficienten for de forreste bremseklodser
• Forøgelse af diameteren/diametrene af bremsekolberens stempler foran
• Forringelse af rotordiameteren bagpå
• Forringelse af friktionskoefficienten for de bageste bremseklodser
• Forringelse af diameteren/diametrene af bremsekolberens stempler bagpå
• Læge tyngdepunkt (i.dvs. sænket køretøj)
• Mere vægt på bagakslen (dvs. belastet)
• Mindre vægt på forakslen
• Mindre klæbrige dæk (lavere decelerationsgrænse)

Faktorer, der vil øge den bageste skævhed:

• Større rotordiameter bagpå
• Større friktionskoefficient for de bageste bremseklodser
• Større diameter(r) af bremsekolbe(r)
• Mindre rotordiameter foran
• Mindre friktionskoefficient for de forreste bremseklodser
• Mindre diameter(r) af bremsekolbe(r)
• Højere tyngdepunkt (i.dvs. hævet køretøj)
• Mindre vægt på bagakslen (dvs. ubelastet)
• Mere vægt på forakslen
• Mere klæbrige dæk (højere decelerationsgrænse)

Modifikationer af proportionering

Vi kunne starte dette afsnit med klart at fastslå, at du ikke bør ændre din proportioneringsventil. Men, hvad ville det være sjovt? I al alvor bør det overlades til dem, der har det rette værktøj og måleudstyr, at foretage ændringer af proportioneringsventilen for at påvirke bremseforspændingen, men hvis du har ændret dit køretøj til ukendelighed, er dette måske din eneste løsning til at genskabe en følelse af korrekt forspænding i dit bremsesystem.

Vi starter her med tre af de mest grundlæggende regler vedrørende installation og valg af proportioneringsventil.

1. Hvis du har et dybt forankret behov for at installere din egen justerbare proportioneringsventil, skal du være opmærksom på, at de ALDRIG skal installeres, hvis fabriksenheden stadig er på plads. Proportioneringsventiler i serie med hinanden kan gøre grimme, uforudsigelige ting!

2. Hvis du har et dybt forankret behov for at installere din egen justerbare proportioneringsventil, skal du være opmærksom på, at de ALDRIG bør installeres i linje med de forreste bremser. Effekten ville være at gøre din bil bagudvendt, før du kan sige “terminal overstyring”. Forreste bremseledningstryk bør altid stå alene – kun de bageste tryk bør tages i betragtning ved proportionering.

3. I alle tilfælde skal den grundlæggende balance i bremsesystemet være tæt på optimeret til at starte med. Det er den eneste måde, hvorpå en doseringsventil kan udnyttes effektivt. Du bør aldrig antage, at det blot at tilføje en doseringsventil vil afhjælpe alle bagud-bias-forhold, da selv de bedste doseringsventiler skal være godt tilpasset målkøretøjet.

Valg af doseringsventil

Valg af den korrekte justerbare doseringsventil til dit køretøj indebærer ikke kun valg af det korrekte punkt, hvor hældningsbegrænsningen begynder (knæpunktet), men også valg af den korrekte hastighed, hvormed trykket i bagbremseledningen opbygges efter dette punkt (hældningen). Næsten alle justerbare doseringsventiler på markedet i dag har et justerbart knæpunkt (det punkt, hvor trykket i den bageste bremseledning begynder at blive reguleret), men en fast hældning (den hastighed, hvormed det opbygges efter knæpunktet). Selv om den ene parameter er justerbar, er begge afgørende for systemets ydeevne. Bemærk, at de to kurver i figur E har det samme knæpunkt, men at hældningerne varierer meget.

Så hvordan vælger man det rigtige knæpunkt og den rigtige hældning? Uden de test- og måleressourcer, som en større bilproducent har, er det næsten umuligt at sige. Selvfølgelig kan du prøve dig frem til en løsning, som du mener er passende, men uden test under alle belastnings-, hastigheds- og vejforhold kan der være en driftsbetingelse, der bare venter på at bide dig.

Kort sagt, hvis du kommer til at tænke: “Gad vide, hvordan jeg mon vælger den rigtige proportioneringsventil til min bil?”, bør du nok ikke selv ændre den.

Elektronisk proportionering: Som en lille sidebemærkning til den mekaniske proportioneringsventil, der er omtalt her, er der en bevægelse i gang for at erstatte proportioneringsventilfunktionen med den hardware, der udfører ABS-funktionen. Selv om dette endnu ikke er normen, har de fleste high-end performance-biler allerede denne funktion som standardudstyr, og man kan med rimelig sikkerhed forudsige, at tendensen vil fortsætte.

Baseret på oplysninger indsamlet fra de fire ABS-hjulhastighedssensorer beregner algoritmerne for dynamisk bagproportionering (DRP) eller elektronisk bremsekraftfordeling (EBD) de fire dæks skredforhold mellem for- og baghjulene. På baggrund af forudindstillede tærskelværdier og parametre kan ABS-hardwaren derefter gribe ind og automatisk ændre bremsetrykket til baghjulene.

Da DRP og EBD er baseret på det faktiske hjulslip og ikke på bremseledningstrykket, er denne type bagproportionering mere fleksibel og kan tilpasses til de ændringer, man måtte foretage på sit køretøj. Den er også billigere, da OEM’en nu kan fjerne den mekaniske proportioneringsventil fra køretøjet og erstatte dens funktion med anden hardware, der allerede er om bord.

Naturligvis ønsker OEM’en ikke, at ejerne skal rode med deres forreste til bageste proportionering, og som følge heraf er der ingen mulighed for entusiasten for at omprogrammere DRP eller EBD, så de passer til deres ønsker. Hvis bilens originale forreste/bageste bias er i orden i første omgang, er der naturligvis ikke behov for at omprogrammere alligevel.

Planlæg klogt

Sammenfattende er der mere i proportioneringsventilen, end man umiddelbart kan se. Du bør gøre alt for at planlægge og udvælge dine bremsemodifikationer omhyggeligt, så du er i stand til at bevare og høste fordelene ved den standardproportioneringsventil, der er på lager. Med andre ord, vær opmærksom på (og afvig ikke for langt fra) fabrikkens bias i første omgang, og du vil være foran.

Hvis du af andre grunde er tvunget til at skrotte den originale og erstatte den med en aftermarket-enhed, skal du være opmærksom på, at udvælgelse og justering ikke er for uindviede. Der er mere end én måde at opnå optimal balance på ved maksimal deceleration, men uden den rette mængde knowhow kan du under delvise bremseforhold indgå kompromiser, som ikke var til stede med fabrikshardwaren.

Og husk igen, at det måske ikke er nok blot at tilføje eller udskifte en doseringsventil for at afhjælpe kurvemærket skævhedsscenarier. Korrekt planlægning og forudgående design bør sikre, at køretøjets basisforspænding er passende fra starten, så proportioneringsventilen kan bruges korrekt som en finjusteringsanordning.