Brake technology and anti-spin devises for commercial vehicles on winter roads

I de siste 20 årene har det vært en enorm teknisk utvikling på tyngre kjøretøy. I tillegg til komfort har blant annet sikkerhet og miljø vært drivende for utviklingen. Men fortsatt ser vi at flere lastebiler kjører seg fast på Norske vinterveier. Kjøreforholdene i Norge er krevende og det er utviklet en rekke tekniske løsninger som øker fremkommeligheten på vinterføre. Instituttet for Matematiske realfag og teknologi ved NMBU vil med denne oppgaven øke kunnskapen om hvilke antispinn system som brukes i dag og også øke kompetansen om moderne bremsesystemer på tyngre kjøretøy. Målet med oppgaven er å studere eksisterende løsninger som er utviklet for å motvirke spinn på tyngre kjøretøy på vinterveier og ellers ved vanskelige kjøreforhold. Det skal også kartlegges hvilke fordeler og ulemper disse systemene har. Oppgaven skal også ha fokus på myndighetenes bestemmelser og veivedlikehold. Videre skal oppgaven gi en innføring i oppbygging og virkemåte på moderne elektroniske bremsesystemer til tyngre kjøretøy. Metoden som er brukt er litteraturstudie på bremseteknologi, forskjellige antispinn-systemer, samt friksjonsteori og bestemmelser. Noen sammenliknende beregninger er også gjort. Samtaler med noen leverandører og fabrikanter er gjort for å høste erfaringer og teknisk informasjon. Under litteraturstudien var det tre bøker som utmerket seg: 1. Oddvar Fossmark [12]. En grundig bok om bremser på Norsk, men noe foreldet 1996. 2. Bosch Automotive handbook [13]. En omfattende bok på engelsk, omtaler bremser relativt knapt. 3. Tunge kjøretøy, Bremser (Byåsen) [1]. Flotte illustrasjoner og gode forklaringer av EBS systemet. Faglig på mekanikernivå. I tabellen under ser man de forskjellige tiltakene/systemene som er funnet for å bedre fremkommeligheten på Norske vinterveier. Myndigheter Kjøretøyfabrikanter Andre fabrikanter Strøing/måking ASR Autoline Dekk Boggiløft Slirej Kjetting Hydraulisk drift Onspot Differensialsperre Robsondrive En kombinasjon av systemene i tabellen vil gi den beste fremkommeligheten. Faktorer som tilstrekkelig hastighet, akseltyngde og å unngå stopp i bakker er også svært viktige faktorer for fremkommeligheten. Norge har særskilte regler når det gjelder boggiløft og dette gir fordeler til kjøretøy registrert i Norge. Fordeler og ulemper med systemene er diskutert i kap. 4 og 5. Moderne elektroniske lastebilbremser benevnes Elektronisk Bremse System (EBS). EBS benytter såkalt CAN-bus datanettverk og har altså ikke de klassiske ledningstilkoplingene. EBS har liten reaksjonstid i forhold til de gamle trykkluftmekaniske bremsesystemene. Hjulbremsene er nå nesten utelukkende skivebremser, bortsett fra noen offroad/anleggs-kjøretøy. Videre har EBS i tillegg en rekke tilleggsfunksjoner, blant annet antispinn innretninger. EBS er omtalt i kap.3.4.The past 20 years the commercial vehicle industry has seen an enormous technical development. This is due to factors like comfort, safety and environmental concern. Even with all this development there still is a problem with traction on Norwegian winter roads. The Institute of Mathematical Sciences and technology at NMBU wants to initiate this thesis to increase the knowledge about traction control systems used to day and how a modern brake system works. The main goal of this thesis is to study the existing traction enhancing solutions that prevent wheel slip on slippery road conditions. Pros and cons with the different solutions will also be discussed. There will also be a focus on governmental regulations and road maintenance. Furthermore, the thesis gives an introduction to the structure and function of a modern electronic pneumatic braking system for commercial vehicles. The method used is literature study on braking technology, different traction control systems, friction theory and regulations. Some comparative calculations are also made. To gather technical information and experience from suppliers and manufactures several meetings and conversations have taken place. There were especially three books that excelled: 1. Oddvar Fossmark, Bremser [12]. A well explained book in Norwegian, but a bit outdated (1999) 2. Bosch Automotive handbook [13]. A thorough book in English, with general explanations of brakes. 3. Tunge kjøretøy, Bremser (Byåsen) [1]. Good illustrations and explanations of a EBS brake system. Academic on a mechanic level The table below shows the various measures/systems that are found to improve traction on Norwegian winter roads. Solutions Authorities Car manufacturers Other companies Gritting/Shoveling ASR Autoline Tires Axle lift Slirej Snow chains Hydraulic drive Onspot Diff-lock Robsondrive A combination of the systems in table will provide the best maneuverability. Factors like speed, axle weight and avoiding stopping on hills are also important to increase maneuverability. The regulations concerning axle lift are different in Norway, and offer an advantage for vehicles registered in Norway. The pros and cons of the different systems are discussed in chapter 4 and 5. Modern commercial vehicle brakes are often referred to as Electronic Braking System (EBS). With the EBS the traditional wire system has been replaced with a CAN-bus system. With the new system the brake activation time has decreased. For the most part drum brakes have been replaced by disc brakes, but drum brakes are still used on off-road/construction vehicles. There are several other functions within the EBS, such as traction control systems. EBS is featured in chapter 3.4.M-MP