GÉPJÁRMŰVEK SZERKEZETTANA II.

Dr. Lévai Zoltán professor, emeritus

Az itt közreadott oktatási segédletek szerzői jogvédelem alatt állnak, de közvetlen oktatási/tanulási célra - a forrásra való hivatkozással - szabadon felhasználhatók. Kereskedelmi célra (pl. könyvírás) a szerzők engedélye nélkül tilos reprodukálni, sokszorosítani, adatrögzítő rendszerben tárolni, bármilyen formában vagy eszközzel közreadni még részletekben vagy módosítva is.

Második rész: F U T Ó M Ű 

1. Bevezetés

 A gépkocsi kereke általában négy fő alkatrészből áll: kerékagy - keréktárcsa - kerékpánt - gumiabroncs.  A kerekek felszerelésekor a fékszerkezethez tartozó fékdobot vagy féktárcsát is fel kell erősíteni. A keréktárcsát és a kerékpánot gyakran egybeépítik (második és harmadik ábra).

A "tárcsa" sokszor nem tárcsa, hanem küllőkhoz kapcsolják a kerékpántot, ilyen "felni" látható a jobb oldalon, ott már gumiabronccsal. 

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
 

A keréktárcsát a kerékagyra úgy kell felszerelni, hogy a le- és felszerelések után mindig központosan helyezkedjen el. E célból - amennyiben nem illesztett átmérője van az agynak és a tárcsának -, a felerősító csavarokhoz kúpos oldalú anyákat alkalmazunk baloldali ábra lent). Dupla kerekek esetén természetesen szintén mindkét keréknek "centrálisnak" kell lennie (jobboldali ábra).

A személygépkocsik kerékpántja minden esetben "mélyhornyú". Az a ábra (lent) mutatja a magyarázatát: a gumiabroncsban lévő acélsodrony-karika átmérője kisebb, mint a kerékpánt kűlső átmérője, ezért csak úgy lehet a gumiabroncsot fel-, illetve leszerelni. hogy az egyik oldalon behúzzuk a karikát a mély horonyba, miközben az átlós oldalát átfeszítjük a pánt kerületén. A b ábra is mélyhornyú pántot mutat azzal a különbséggel, hogy kihangsúlyoztuk e felfekvő felület enyhe kúposságát, ami a tömlőnélküli abroncsok tömítettségét segíti elő. Az összes többi pánt a nagyobb haszonjárművek jellegzetes szerkezetei. Mindegyikre az jellemző, hogy a pánt egyik vagy mindkét oldala lebontható, kipattintható mivel egy helyen el van vágva, mint egy dugattyúgyűrű, s a gumiabroncs rácsúsztatható (c ábra). Ha az oldalkarimát mérete miatt nem lehet kipattintani, akor egy - szintén elvágott - gyűrű rögzíti (d ábra). Az e ábra nem szorul magyarázatra.

Érdekesen van viszont megoldva az f kerékpánt: az is szétszerelhető, de nem az oldala vehető le, hanem háromfelé van felvágva közel radiálisan, amint az az ábrán látható. A kinagyított részlet mutatja, hogy azért van egy rövid szakasz, ami ténylegesen radiálisan van levágva. 

Ennek az a célja, hogy amikor a harmadik harmadot is beteszik a gumiabroncsba, azt egy kis erőfeszítéssel lehessen bepattintani, így az ott is marad, a szerelt kerék nem esik szét. 

Az ilyen kerekeket általában nem keréktárcsára szerelik, hanem a kerékagyból kiálló külőkre csavarozzák kis U-alakú papucsok segítségével.

A mai gumiabroncs elődjét Dunlop szabadalmaztatta 1888-ban, amit akkor még csak velocipédekre szereltek. Tíz év múlva már gépkocsikon is megjelentek a "pneumatic"-ok, s hamarosan mintázott futófelülettel is ellátták azokat.

A mai gumiabroncsok szerkezetét mutatják a következő ábrák. A bal oldalon a hagyományos, tömlős változat látható, a másikon az ún. tömlőnélküli. Természetesen abban is van (piros) tömlő - aminek a szerepe a levegő benttartása - de az nem önálló egység, hanem bele van vulkanizálva az abroncs belsejébe. A tömlős  gumiabroncsok felszerelésekor a tömlő védelme érdekében egy gumiövet (b) is beraknak a kerékpántba. A tömlőnélküli abroncs előnyei: kevésbé melegszik, kisebb tárgyak (szegek) behatolása, sőt kihúzása esetén is lassabban engedi ki a levegőt, egyszerűbb a felszerelése, kisebb a tömege.

Mindkét esetben több, gumiba ágyazott vászonréteg (karkasz) adja az abroncs szilárdságát, ami egy vagy két acélsodrony-karikába (a) "kapaszkodik", hogy az abroncs ellenállhasson a centrifugális erőnek. 

A vászonréteg kordszövet, aminek az a tulajdonsága, hogy egyik irányba sokkal vékonyabb szálak futnak, mint keresztbe. Ezeknek a vékony szálaknak a feladata, hogy a vastag - terhelhető - szálakat összetartsa addig, míg a gyártás folyamán fel nem "csévélik", aztán üzembe helyezésük után ezek nagyon hamar elszakadnak, s nem koptatják a vastag szálakat. 

A (vastag) kordszálak anyaga textil, műszál, acél. Kísérleteznek üvegszállal is.

Ezeket évtizedeken keresztül úgy építették be, hogy az egymás utáni rétegeket felváltva plusz-minusz 45 fokos szögbe rakták, így azok keresztezték egymást (diagonál abroncs), ahogy az lent a bal oldalon látható.

Jó néhány évtizeddel ezelőtt jelentek meg az ún. radiálabroncsok (jobb oldali ábra), melyekben a kordszálak sugárirányban helyezkednek el. Mivel azonban ezek a kerületi erőket nem tudják felvenni, ezért újabb rétegeket (övet) is be kellett építeni a kerület mentén.

Mindkét típusnak vannak előnyei és hátrányai.

A diagonál abroncs előnyei: egyszerűség, erős, nem sérülékeny oldalfalak, könnyebb javíthatóság. Hátrányai: kisebb tapadás, rosszabb menettulajdonságok, nagyobb gördülési ellenállás, gyorsabb kopás, nagyobb melegedés.

A radiál abroncs előnyei: jobb úttartás, rövidebb fékút. Hátrányai: zajosabb, drágább. 

Ami az abroncs alakját illeti, az eredeti kör alak az évtizedek folyamán fokozatosan torzult, laposodott, illetve szélesedett a kedvezőbb indulási és fékezési erőátvitel, a kedvezőbb oldalvezetési tulajdonságok, rövidebb kormányzási késedelmi idő, kisebb gördülési ellenállás, nagyobb féktárcsák alkalmazásának lehetősége miatt.  Igaz, a túlzás már viszájára fordulhat: növekszik a légellenállás, nő a kormányerő-szükséglet, növekvő tömeg, rövidebb élettartam, már kis kopás esetén is kedvezőtlenebb téli menettulajdonságok, a vízen-úszás (aqua planing) veszélyének növekedése. 

A futófelület mintázata rendkivül nagy változatosságot mutat. Minden gyár minden évben újabb és újabb mintázatot kínál. Ami persze nem jelenti azt, hogy az abroncsot naponta, hetente cseréni kell. Egy vonatkozásban azonban nagy jelentősége van a cserének: a nyári és a téli gumit ajánlatos mindig az évszaknak megfelelően használni. A régebben "hóguminak" hívott téli gumival kapcsolatos az a tévhit, hogy csak hóban van értelme használni. A valóság az, hogy használata a hőmérséklettől függ! Már 6-8 C^o alatt másképp (kedvezőbben) viselkedik, mint a nyári gumi az anyagában lévő jelentős különbség miatt. Az más kérdés, hogy különleges bordázata miatt a hó könnyebben kiszóródik a vályatokból.

A mintázatot négy fő csoportba lehet sorolni. Az első csoportba tartoznak a kiépített utra tervezett "hagyományos" gumik, melyeket a kerület mentén futó mintázatok jellemeznek (első sor). A második sorban "félterepjáró" gumik láthatók, melyeken már keresztirányú bordák is vannak. A harmadik sorban lévő terepjárókra a markáns keresztbordák jellemzők. Az utolsó sor különleges útviszonyokra tervezett abroncsokat mutat. 

Egy gyári prospektus például 6 fő típusra osztotta ajánlatát, azóta már egy hetediket is kifejlesztett.

De egy másik gyár csak a személyautókhoz több tucat mintázatot ajánl, ezek közül néhány:

Az abroncsok jelölése az évtizedek folyamán sokszor változott. Ez a táblázat mutatja a ma még előforduló főbb jelöléseket.

Az utóbbi időben Európában egységes szabvány született. A személygépkocsi-abroncsokra például ez:

Meg kell mondani, hogy a kódok (terhelés-, sebességkód) helyén lévő számok nem adnak közvetlen adatot a terhelésre, a sebességre. Egy táblázatból tudható meg, hogy például az itt megadott V terheléskód esetünkben max. 240 km/h sebességet jelent, de ugyanez a kód 10 colos diagonál abroncs esetén 175 km/h.  
 

De egy gumiabroncson még sok egyéb jel, felirat látható. Ezek közül figyelmet érdemel a 11-es jejölés: ott kell keresni a kopásjelzőt, ami nem más mint egy kis dudor az egyik vályúban (alul a felső és a középső ábra). A gumit csak addig szabad használni, míg a futófelület le nem kopik a dudorig (alsó ábra).

-

1 - Márka  2 - Mintázat jelölése  3 - Profilszélesség  4 - Ballonosság (H/B)  5 - Radiál  6 - Pántátmérő (inch)  7 - Terhelhetőség jelzőszáma  8 - Megengedett sebesség jelzőszáma  9 - Tömlőnélküli  10 - Gyártás dátuma  11 - Kopásjelző helye  12 - Nagy teherbírás  13 - Télen-nyáron  14 - Forgásirány  15 - Felújjított  16 - ECE-jel (gyártó ország - E7: Magyarország)  .......................................................................

Amióta csak létezik "durrdefekt", azóta keresik a megoldást az ellene való védekezésre. A cél az, hogy a levegő eltávozása egyrészt ne tegye tönkre az abroncsot, másrészt hogy legyen lehetőség a továbbhaladásra, mégha kis sebességgel is. Az egyik próbálkozás mindössze abból áll, hogy az abroncs oldalfalát belülről különleges gumival úgy megvastagították, hogy levegő nélkül se tudjon lesüllyedni a kerékpánt az útfelületre (bal oldalt). Egy másik gyár az abroncs belsejébe gumiból és acéllemezből készített "pótkereket" épített  (jobb oldalt). 

De vannak, akik speciális gumiból készített "pótkereket" raktak az abroncs belsejébe (bal oldalt). 

Egy másik megoldás szerint nem az abroncsot módosították, hanem a keréktárcsát (kerékpántot) alakították ki úgy, hogy a gumiabroncs ne lapulhasson teljesen össze, a minimális rugalmasságot az abroncs futófelülete adja. 

A legújabb próbálkozás régi ötlet felújítása, de - mai, korszerű anyagokra és technológiákra alapozva. 

Az elv: levegő nélküli abroncs nem kaphat durrdefektet. A levegő rugalmasságát különleges műanyagból készült "küllők" helyettesítik (bal ábra!).

Köztudott, hogy nagy jelentősége van annak, hogy a gumiabroncsban megfelelő legyen a nyomás. A nyomás mérése kétféleképpen történhet, közvetlen (direkt) és közvetett (indirekt) módon. A direkt TPMS esetében egy külön érzékelő egység található minden egyes gumiabroncsban, az indirekt megoldásnál a gumiabroncsok nyomásának ellen őrzése közvetett módon, az ABS vagy az ESP rendszeren keresztül történik. A témával részletesebben megismerkedhet itt.

2. Kerekek felfüggesztése

2.1 Kerékfelfüggesztés

Az egyszerűbb gokartokkal szemben a gépjárműveknél elképzelhetetlen, hogy a kerekek tengelye mereven legyen az alvázhoz, ill. a kocsitesthez erősítve. A felerősítésnek, helyesebben a felfüggesztésnek két feladatot kell megoldania: egyrészt a kerék tudjon a kocsitesthez képpest elmozdulni, lehetőleg (megközelítőleg) függőleges irányban, másrész az elmozdulástól függetlenül mindig legyen erőkapcsolat a kerék és a kocsitest között. Az első problémát a kerékvezetésnek kell megoldania, a másodikat a rugózásnak. 

Sokáig olyan felfüggesztést alkalmaztak, melyben egyetlen gépelem mindkét problémát megoldotta. Ez a gépelem a fél-elliptikus laprugó, amit azért még ma is használnak. A korszerű gépkocsik többségében azonban külön mechanizmus gondoskodik a kerékvezetésről, s kulön a rugózásról.

Elvi felépítés szempontjából sokáig két nagy csoportba volt osztható a felfüggesztési rendszer:kapcsolt és független kerékfelfüggesztés. Az utóbbi időben megjelent a kapcsolt felfüggesztésnek egy új típusa, a rugalmasan kapcsolt kerékfelfüggesztés. 

A merev kapcsolatban lévő kerekek között egy szabadságfok van: az egyik kerék mozgása egyéretelműen megszabja a másik kerék mozgását (szögállásuk mindig azonos, a nyomtáv állandó), mivel ugyanannak a tengelynek (hídnak) a két végére vannak csapágyazva. A rugalmas kapcsolatban lévő kerekek szabadság foka kettő: az egyik kerék mozgása lehetőséget ad a másiknak eltérő szögállásra . A független kerékfelfüggesztés, amint a neve is mutatja, hat szabadságfokot enged meg a kerekek között, azaz az egyik kerék mozgása nem befolyásolja a másik kerék mozgását.

A bal oldali ábra egy klasszikus kapcsolt felfüggesztést mutat, melyben a híd és a laprugó játsza a főszerepet. A híd lehet tömör  I vagy csőkeresztmetszetű rúd, az utóbbi esetben - megfelelő kialakítással - a csőben futhat a hajtótengely, a kipúposodó részében foglalhat helyet a differenciálmű (zöld színű kiegészítés). 

Amennyiben a merev híd nem laprugóra van szerelve, akkor gondoskodni kell annak vezetéséről. Erre igen sok megoldás született, itt csak ketőtt mutatunk be. A bal oldali ábrán a hidat hosszirányban két hosszlengőkar fogja, keresztirányban pedig egy csuklós rúd. A jobb oldali ábrán felül is és alul is vannak hosszlengőkarok, de az alsók nem párhuzamosak, ezért ezek fel tudják venni az oldalirányú erőket. 

Ennek a megoldásnak is több módozata van, csak megemlítjük, hogy vagy a felső vagy az alsó lengőkarok lehetnek az ellenkező oldalon is.

A bal oldali ábra egy példát mutat erre a felfüggesztésre. 

A jobb oldalon látható egy újfajta, rohamosan terjedő, rugalmasan kapcsolt felfüggesztés. Ennek a lényege az, hogy a két hosszlengőkart egy keresztrúd köti össze, viszonylag nem messze a csapágyaktól. 

Nagyon fontos tudni, hogy ez a H-keret  meglehetősen vékony lemezből készített, általában U profilú keret. 

A mellette lévő rajz azt is mutatja, hogy amennyiben a keret teljesen merev lenne, akkor a lengéstengely a csapokon menne keresztül (piros vonal). Mivel azonban a H-keret rugalmasan deformálódni tud, a forgástengely, ami körül a két kerék leng, elferdül (kék vonal). Ez a megoldás egyébként a stabilizátor (lásd később) szerepét is betölti.

A független kerékfelfüggesztésre négy példát mutatunk be. Az első három alapvetően lengéstengelyük irányában különbözik.  

A hosszlengőkarra szerelt kerék (bal oldalt) "jól viselkedik": berugózáskor nem változik sem a nyomtáv, sem a kerékdőlés, ami nem jellemző a másik két rendszerre. A nyomtáv-változás azért veszélyes, mert a kerekek távolodása egymástól vagy közeledése egymáshoz csúszással járhat, ami azt jelenti, hogy megszűnik a tapadás pusztán a lengés miatt, a jármű irányítthatatlanná, fékezhetetlenné válik, ha csak pillanatokra is. A kerékdőlés változása, ingadozása - gyorsan forgó testről van szó! - szintén balesetveszélyes a fellépő pörgettyűhatás miatt, ami elsősorban a kormányzott kerekek futását zavarhatja meg.

A ferde tengely körül lengő kerekek kellemetlen viselkedését tűrhetővé lehet tenni példáúl úgy, hogy hosszú karokat alkalmazunk (bal oldali ábra). (Ugyanez megoldás lehet a keresztlengő karra is.) Erre azonban jobb megoldás, ha "trapéz-mechanizmust" alkalmazunk. Az alábbi ábra szemléletesen mutatja a különbségeket az egyszerű kar, a parallelograma- és a trapéz-rendszer viselkedése között.  

  
  
 

Az első esetben változik mind a nyomtáv, mind a kerékdőlés. Ha a csulkós mechanizmusba egyforma hosszúságú vízszintes kart építünk, akkor nincs kerékdőlés, de jelentős a nyomtáv-változás. Ha a felső rudat megfelelően lerövidítjük, akkor megszüntethetjük a nyomtáv-változást, de jelentős marad a kerékdőlés változása. A gyakorlatban mégis az utóbbi megoldást választják azzal, hogy kompromisszumot kötnek: a rudak arányát úgy állapítják meg, hogy tűrhető legyen mindkét kellemetlen jelenség. 

Ennek gyakorlati megvalósítását mutatja a bal oldali ábra.

A jobb oldalon láthatjuk a független kerékfelfüggesztés negyedik típusát (Mac Pherson). Fő jellemzője az, hogy az keresztlengőkar végét egy teleszkópos rúd fogja. Gyakorlatilag ez kiküszöböli mind a nyomtáv-változást, mind a kerékdőlést. (Ha már van egy teleszkóp, akkor azt - mint később látni fogjuk - egyben lengéscsillapítóként is alkalmazzák, s azt a hordrugóba - tekercsrugó - dugják.)

A négy fajta keresztlengő felfüggesztést szemlélteti működés közben az alábbi ábra: 
 

A gumiabroncsok teherbírása természetesen korlátozott. Ha négy abroncs nem elég, akkor a hátsó tengelyre oldalanként két-két kereket raknak. Ha ez sem elég, hátulra még egy tengelyt  szerelnek (nem beszélve a speciális teherhordó járművekről, melyeknek 3...20 tengelyük is lehet). A tengelyek száma azonban nem szaporítható úgy, hogy az újabb tengelyeket ugyanúgy függesztjük fel, mint az első kettőt. A bal oldali ábra mutatja, hogy az egyformán felfüggesztett tengelyek nem tudnak alkalmazkodni az útviszonyokhoz: útegyenetlenségek esetén a három közül csak kettő viseli a terhet, pedig éppen az volt a cél, hogy a súly három tengelyre osztódjék. A rövid ideig tartó túlterhelés is  tönkre teheti a futóművet. A megoldást a vasúti kocsik futóműve (pullman) adja: a himbára szerelt tengely-pár kerekeit mindig egyforma erő terheli. Természetesen a vasúti kocsikon alkalmazott forgóvázat nem lehet mechanikusan átvenni, annak túl nagy tömege miatt. A lényeg az, hogy himba legyen a két tengely között, s ez a himba lehet egy rövid rudacska ia, ahogy az a jobb oldali ábrán látható. Itt a vízszintes erők (vonó-, fékező erő) a bal és a középső feltámasztáson adódnak át a kocsitestre, bal oldalon közvetlenül, középen a (mozgó) himbán keresztül.

Ennek a legelterjedtebb típusnak éppen emiatt van némi hátránya: a vízszintes erők nyomatékot fejtenek ki a himbára, ami torzítja a kerékterhelés egyenletességét. A rajzon például úgy, hogy a bal oldali rugóról felvett erő kisebb, mint a másik oldalról felvett, ami azt jelenti, hogy - mivel kéttámaszú tartókról van szó - a laprugók másik végén is különbozik a függőleges erő, illetve ezek reakcióereje, ami nem más, mint a kerékterhelés.

A képre kattintva látható olyan megoldás, amely ezt a hátrányt kiküszöböli: a vízszintes erők mindkét tengelyről fix csapokon adódnak át a kocsitestre. Ugyanitt további szerkezetetek is láthatók, egyik-másik eléggé elterjedt.

2.2 Rugózás

A rugó anyaga lehet acél, gumi, vagy levegő, nagyon ritkán folyadék. Az utóbbi ugyanis csak igen nagy nyomással, igen kis mértékben nyomható össze, ezért közúti járművekben nem, hanem csak nagyon nehéz járművekben (pl. harckocsi) alkalmazzák. A "hidro-" jelző (pl. hidropneumatikus rugózás) ne tévesszen meg senkit, ugyanis ezekben a szerkezetekben a folyadék csak erőátadásra szolgál.

Az acélrugónak három fő típusa van: lap-, tekercs- és torziós rugó. 

A laprugó legfontosabb jellemzője, hogy gyakorlatilag minden irányú erőt és nyomatékot fel tud venni, szemben a tekercsrugóval, ami csak hosszirányú (esetünkben nyomó-) erővel, és a torziós rugóval, ami csak csavaró nyomatékkal terhelhető. Alakját tekintve a legtöbb esetben ún. félelliptikus. Ritkán előfordul ennek a fele (negyedelliptikus). Az alábbi ábra mutatja jellegzetes kialakítását. Középen valamilyen bilinccsel erősítjük a rugózandó elemhez (rajzunkon egy tömör híddal). Mivel általában több lapból áll, szükség van legalább egy helyen körbefogni a lapokat, hogy ne ferdülhessenek el.

A rugóvégek kialakítása nagy változatosságot mutat: függ - többek között - attól, hogy a főlapon kívül tartalmaz-e biztonsági lapot, s attól, hogy milyen a kapcsolódás módja. A biztonsági (második, esetleg harmadik) lapnak, ami a feltámasztás alá nyúlik, a feladata az, hogy a főlap eltörése esetén a jármű ne "üljön le", mert az a jármű további rongálódását idézné elő. Vigyázni kell természetesen arra, hogy a második (harmadik) lap berugózáskor ne feszüljön neki a csapnak, ezért a felhajtása nem - vízszintes irányban - nem simulhat a fölötte lévő rugóhoz.

Az utolsó rajz azt a - ma már nagyon elterjedt - megoldást mutatja, amikor a rugóvég gumiba van ágyazva úgy, hogy az egyik vége mögött levegőpárna van, hogy berugózáskor a rugó ne feszüljön be. 

  
  
  
  
  
  
  
 

A torziós rugóknak nincs nagy választéka, de két érdekességet bemutatunk. Az egyikre az jellemző, hogy nem "gömbvas"-szálból van kialakítva, hanem lapokból van összerakva. Olcsó megoldás, azonkívül az az előnye is megvan, hogy mivel a lapok sosem törhetnek el egyszerre, a maradék lapok megtartják a jármű mozgásképességét - ami nem jelenti azt, hogy ne kelljen a rugót minél hamarább megjavítani. A másiknak az az érdekessége, hogy a rugó két  darabból áll,  egy rúdból és egy csőből, aminek a belsejébe van a rúd bedugva. Előnye kettős: egyrészt rövidebb a klasszikus torziós rugónál (ami sok esetben nagy előny!), másrész a nyomaték és a reakció-nyomaték helye egymáshoz közel van, s ezek "rövidrezárása" a kocsitest rövid részét veszi igénybe (ami a méretezés szempontjából előny).

Köztudott, hogy a jármű sajátlengése a jármű (össz)tömegétől és a rugó keménységétől (rugóállandótól) függ. Az ember - sok évezredes fejlődés következtében - legjobban a járására (lépésére) jellemző 1 hertz körüli frekvenciát viseli el. Az ennél lassúbb lengetése tengeri betegséget okoz, a gyorsabb pedig fárasztja. Ezért a járművek rugózását erre a frekvenciára méretezik - lehetőség szerint. Ugyanis a járművek össztömege többé-kevésbé változik a személyek számától, illetve a rakomány tömegétől függően. Ez a változás egyes járműtípusoknál nagyon jelentős lehet (üres-tömött autóbusz, üres-megpakolt teherautó). 

Kívánatos lenne, hogy a rugókeménység együtt nőjjön a jármű össztömegével (progresszív karakterisztika), mert akkor a sajátlengés frekvenciája állandó lenne. 

Az acélrugó karakterisztikája alapvetően lineáris. Mód van azonban arra, hogy a rugó kialakításával, ha nem is progresszív, de azt megközelítő karakterisztikát állítsunk elő. Erre laprugó esetében négy lehetőséget is mutat az alábbi ábra. 

A felső sorban lévő esetekben egy segédrugó (tekercs-, illetve gumirugó) ereje adódik hozzá a fő rugó erejéhez, ha a terhelés növekedése miatt a jármű annyira lesülyed, hogy a tengely hozzáér a segédrugóhoz: attól kezdve két, sorbakötött rugó képezi a hordrugót. A diagramon látható a főrugó és a segédrugó karakterisztikája (1, illetve 2). Amikor a segédrugó is bekapcsolódik a rugózásba, akkor a hordrugó karakterisztikája megtörik, meredekebbé válik (3 -  
kváziprogresszív karakterisztika) . 

Tekercsrugó esetében könnyű progresszív (esetleg ténylegesen progresszív, azaz folyamatosan keményedő) karakterisztikát előállítani. Az alábbi ábrákon három megoldást láthatunk. Az első esetben arról van szó, hogy a tekercs "menetemelkedése" nem egyenletes: összenyomáskor a laposabb menetek fokozatosan felfekszenek, azaz kiválnak a rugózásból, a maradék menetek összenyomására mind nagyobb erőre van szükség. A középső változatban a menetemelkedés állandó, de a huzalvastagság fokozatosan vékonyodik. Itt is az erő hatására mind több menet kikapcsolódik, s fokozatosan a vastagabb szálú menetek vesznek részt a rugózásban. Rajzunk nem mutatja, de az első két megoldást kombinálni is szokták: változó menetemelkedés vékonyodó huzal. Ugyancsak nem mutatja a rajzunk azt a kombinációt, amikor nem hengeralakú, hanem kúpos rugónál alkalmazzuk a változó menetemelkedést vagy a vékonyodó huzalt. A harmadik megoldás előnye, hogy nem kell különleges rugókat gyártani, csak a hagyományos rugókból kétféle keménységűt kell sorbakapcsolni.

 

Bal oldalon láthatunk néhány forgalomban lévő megoldást.

Természetesen torziós rugókra is megtalálták a kváziprogresszív karakterisztika kialakításának a módját (alábbi ábra). 

Mint látható, itt is két rugó van, ugyanúgy, mint a rövidített változatnál. Lényeges különbség azonban az, hogy itt a cső a főrugó szerepét játsza, a benne helyetfoglaló torziós rugó pedig a segédrugóét. A segédrugó ugyanis csak az egyik (jobb oldali) végén van elcsavarhatatlanul beépítve a csőbe, a másik vége sík lapban végződik, ami a csővég X alakú nyílásában foglal helyet. Ez azt jelenti, hogy a belső rugó csak attól kezdve vesz rész a rugózásban, amikor a cső két vége egymáshoz képpest 90 foknál jobban elcsavarodik. (A szemléletesség érdekében rajzoltunk 90 fokot, a valóságban ennél kisebb elcsavarodásnál kapcsolódik be a segédrugó.)  
 
  
 

A gumi, mint rugó, viszonylag ritkán kerül alkalmazásra, aminek legfőbb oka a fajlagosan nagy mérete és tömege. A gumit - a közhiedelemmel ellentétben - nem, vagy nagyon ritkán veszik húzásra igénybe (csúzli).  
A bal oldalon háromféle kialakítás látható: tulajdonképpen mindhárom esetben nyírásról van szó. A gumi két fémalkatrészhez van vulkanizálva (sík laphoz, illetve csőhöz). Az első kettő erő, a harmadik nyomaték felvételére képes. 

A középső kialakításnak speciális megoldását mutatja a jobb oldali rajz: az erőátadás folyadék közvetítéssel történik. 

Ennek a rugónak a karakterisztikája nem lineáris: függ a gumi kúposságának a mértékétől, de előfordul az is, hogy az erőt átadó fémhenger nem hengeralakú, hanem lefelé szélesedő kúp. Ebben az esetben a benyomuló fémkúp mind nagyobb felületen nyomja a folyadékot (a gumimembrán rásimul a kúp palástjára). 

Érdekessége ennek a megoldásnak, hogy a benne lévő folyadékot további más célokra is fel lehet használni (magasságállítás, stabilizálás, lengéscsillapítás - ezekről később lesz szó).

Végül a légrugóról annyit, hogy a levegő összeszorításához progresszív erőnövekedés tartozik, ami nagyon kedvező. 

Két fő típusa van: a dugattyús vagy harmónikás ("hurkás"), közvetlen erőátadással működtetett, illetve a folyadékközvetítésű ("hidropneumatikus") légrugó.

A dugattyús légrugóban lévő gumivászon szerepe csak a tömítés: légnemű közeg esetében dugattyúgyűrűt nem lehet alkalmazni. Ugyanakkor a dugattyú kialakításával itt is lehet befolyásolni a karakterisztikát: a henger alakú dugattyú alul kúpban folytatódik, s ez lehetőséget ad arra, hogy a felfelé haladú dugattyúnak mind nagyobb legyen a "hasznos" felülete (a gumitömítés fokozatosan rásimul a kúp palástjára).

A harmónikás légrugó karakterisztikája állandó, illetve csak a benne lévő levegő nyomásától függ. Mint a rajzon is látható, természetesen ezek a légrugók csővezeték segítségével össze vannak kötve olyan szerkezetekkel, melyek meg tudják változtani a légrugóban lévő levegő mennyiségét, illetve nyomását például magasságállítás céljából.

A hidropneumatikus légrugó (alul) két fő részből áll: egy hidraulikus munkahengerből és egy membránnal lezárt légkamrából, melyeket vezeték köt össze. Rövid a "vezeték", ha ez a két rész egymásra, egymás fölé van építve. A különépítés előnye, hogy a munkahengert - kis méreténél fogva - könnyen oda lehet rakni a rugózandó kerékhez.  
 
Természetesen a rendszerben lévő folyadékot ugyanúgy felhasználják egyéb más célokra is, mint a hidraulikus gumirugónál, vagy mint a levegőt a légrugóban. A jobb oldali rajz viszont azt mutatja, hogy lehetőség van két légrugó párhuzamos kapcsolására is, ami a rugózás karakterisztikáját befolyásolja (a "keménységet" csökkenti) a terhelés változása esetén.

2.3 Lengéscsillapítás

2.4 Magasság szabályozás

A gépjármű kinematikailag hat szabadságfokú szerkezet: három lineáris mozgás és három elforgás. 

Ezek közül természetesen a legfontosabb a hosszirányú mozgás, vagyis a jármű haladása. A lineáris mozgások között azonban van még egy, aminek a jelentősége nem elhanyagolható, ez a függőleges irányú mozgás lehetősége. Itt két féle mozgásról lehet szó: dinamikus (lengés) és statikus (emelés-sülyesztés). Az oldalirányú mozgás a gépjárműre nem jellemző, de előfordul (oldalszél, négykerék-kormányzás). 

A három lehetséges forgástengely közül legjellegzetesebb a hosztengely körüli oldaldőlés (kanyarban), utána következik a keresztirányú tengely körülibólintás (fékezés), a függőleges tengely körül viszont igen gyakori a gépkocsi elfordulása (kanyarban), de nincs különösebb jelentősége. Igen gyakori a két, vagy esetleg három tengely körüli egyidejű forgás (terepen).

A jármű haladásával a hajtóművel kapcsolatban foglalkoztunk. A lengésről a kerekek, a kerékfelfüggesztés, a rugózás és a lengéscsillapítás kapcsán volt szó, de itt kitérünk egy új problémakörre, az aktív rugózásra, de először az emelés-sülyesztés kérdéséről szólunk. 

Az oldaldőlés és a bólintás elleni védekezés a stabilizátorok témakörébe tartozik, a kanyarodásról a kormányzás c. fejezetben lesz szó.

 A gépkocsi statikus magasságállítására (emelésére-sülyesztésére) sok esetben szükség lehet akár álló, akár mozgó jármű esetében. Álló teherautónál például nagyon megkönnyíti a rakodást, ha a platót egy szintbe lehet állítani a rámpával (kézi állítás). Automatikus sülyesztéssel meg lehet könnyíteni az autóbuszra való felszállást, automatikus (ajtónyitásra működő) emeléssel a lapos személyautóból való kiszállást. Ugyancsak automatikus sülyesztéssel növelni lehet a nagy sebességgel haladó autó menetbiztonságát. 

A magasságállítás nagyon könnyen megvalósítható a légrugós járművekben: növelni vagy csökkenteni kell a légrugóban lévő levegő mennyiségét. Hasonló elvet lehet alkalmazni azoknál a rugóknál, melyekben hidraulika közvetíti az erőt a kerekektől a rugóhoz (lásd a hidoelasztikus gumirugót, vagy a hidropneumatikus légrugót): ezeknél a folyadék mennyiségét lehet kézzel vagy automatikusan változtatni.

Más a helyzet acélrugók esetében. 

Ezeknél a rugó előfeszítését kell változtatni elektro- vagy hidromotor segítségével. Ha a hordrugó például torziós rugó, akkor annak befogási végét kell elforgatni. Ilyen torziós rugót lehet beépíteni segédrugóként (2) más típusú (félelliptikus, tekercs-) rugó (1) mellé (bal oldali ábra). A villamos motor automatikus indítását az a kontaktus vezérli, ami érzékeli a kerék és a kocsitest egymáshoz viszonyított helyzetét (jobb oldali ábra): ha a kocsitest például a terhelés növekedése miatt süllyed, a felső (piros) kontaktus zár, s bekapcsolja a villamos motort, ami addig forog, míg a kocsitest fel nem emelkedik az eredeti magasságra. A terhelés csökkenésének hatására a kocsitest emelkedik, az alsó kontaktus zár, a villamos motor ellenkező irányban kezd forogni. Természetesen azt meg kell akadályozni, hogy a rövid ideig tartó kontaktus-zárások (a gépkocsi lengése közben) ne indítsák el a motort, ezt legegyszerűbben egy hőre érzékeny bimetálkapcsolóval lehet elérni.. 

Az oldaldőlés és a bólintás csökkentése céljából már nagyon régen kereszt-, illetve hosszstabilizátorokat használnak.

A bal oldali ábrán háromféle kerékfelfüggesztést láthatunk. Mindhárom hosszlengőkaros. Alapvető különbség a kétoldali kerekek közötti kapcsolat milyenségében van. 

Az első esetben (A) a kapcsolat olyannyira erős (merev), hogy a két kerék egyáltalán nem tudja magát függetleníteni, mivel tengelyük egy teljesen merev U alakú kerethez van erősítve (mereven kapcsolt kerékfelfüggesztés). 

A harmadik esetben (C) mindkét keréktengelyhez önálló lengőkar tartozik (független kerékfelfüggesztés). Itt, amikor az egyik kerék elmozdul (közeledik vagy távolodik) a kocsitesthez képpest, a másik kerék erről nem veszt tudomást. 

A középső eset (B) a kettő kombinációja. Van is kapcsolat, meg nincs is a két tengely között. Pontosabban mindig van, de az "erőssége" attól függ, hogy milyen erős az a torziós rugó, ami a két lengőkart összeköti. Ezt a torziós rudat hívjuk stabilizátornak.

Most nézzük meg, hogyan viselkedik a kocsitest ívmenetben, azaz kanyarban. Nyilvánvaló, hogy mereven kapcsolt tengelyek esetén (A) a kocsitest egyáltalán nem dől meg - feltéve, hogy a centripetális erő miatt fellépőF_c reakcióerő nem túl nagy. Ugyanis a G súlyerő és az F_c erő F eredője ferdén döfi az úttestet, s ha a döféspont a kerék talppontján kívülre esne, akkor a jármű felborulna. A rajzon a döféspont a két kerék talppontja közé esik, a jármű tehát stabilan veszi a kanyart.

A stabilizátor nélküli független felfüggesztés (C) esetén ugyanekkora kanyarban (ugyanakkora F_cerő esetén) már nem lehet megakadályozni a felborulást, mivel a kocsitest billenése miatt a jármű tömegközéppontja jelentősen elmozdul kifelé, s az F eredő erő a keréken kívül döfi az úttestet.

A középső rajz (B) a stabilizátor hatását mutatja. A kocsitest jobb oldala itt is lebillen, a jobb oldali rugó kicsit összenyomódik, s ezzel a torziós stabilizátoron csavar egyet. Ez a csavaró nyomaték természetesen eljut a bal oldali lengőkarig, s igyekszik ott is csökkenteni a kerék és a kocsitest közötti távolságot, aminek az eredményeként a kocsitest bal oldala nem tud annyira felemelkedni, mint a stabilizátor nélküli (C) független kerékfelfüggesztés esetében. Az eredmény: a kocsitest csak kicsit dől meg, az F erő döféspontja ugyan kijjebb megy, de még a határon belül marad. Erősebb stabilizátor esetén még kisebb a kocsitest billenése, még kisebb a felborulási veszély. 

A következő két ábra arra az esetre vonatkozik, amikor a jármű egyenesen halad, de valamelyik kerék (esetünkben a bal oldali) egy buckára fut fel, majd rögtön le. 

Először vegyük azt az esetet (3. ábra), amikor a jármű viszonylag lassan halad, a bal oldali kerék felemelkedése nem túl gyors. Merev felfüggesztés esetén (A) a kocsitest a buckára való felfutáskor együtt ferdül a merev kerettel, ami nem kellemes a kocsiban utazóknak. Független kerékfelfüggesztés esetén (C) a kocsitest csak kicsit dől meg, mert a bal oldali kerék közeledése a kocsitesthez nem befolyásolja a jobb oldali kerék és a kocsitest közötti távolságot (természetesen, ha a kerék tartósan halad a megemelt szinten, akkor az összenyomódott bal oldali hordrugó egy idő múlva visszanyeri eredeti hosszát, s a járműtest ugyanolyan ferde lesz, mint az előző esetben). Más a helyzet, ha stabilizátor köti össze a két kereket (B): a bal oldali kerék felemelkedése (a kocsitesthez való közeledése) maga után vonja a jobb oldali kerék és a felette lévő kocsitest közötti távolság bizonyos - a stabilizátor erősségétől függő - csökkenését. Ez a kocsitest jobb oldalának süllyedését, azaz a kocsitest bizonyos mértékű megdőlését jelenti. A megdőlés annál nagyobb - annál kellemetlenebb a kocsiban utazóknak - minél erősebb a stabilizátor, minél inkább hasonlít a merev (A) kerethez.

Nem csak kellemetlen, de veszélyes lehet a stabilizátor, ha a buckára való felfutás nagy sebességgel történik. Ilyenkor nem hanyagolható el a kocsitest tömege és tehetetlenségi nyomatéka, illetve a kocsitest nagy tömege és a futómű viszonylag kis tömege közötti nagy különbség (4. ábra). 

Mint látható, a kocsitest egyik rajzon sem mozdul meg a nagy tömegtehetetlenség, illetve nagy a tehetetlenségi nyomaték miatt. 

Mereven kapcsolt felfüggesztés esetén (A) a teljes futómű önmagával párhuzamosan felemelkedik, a jobb oldali kerék elválik a talajtól. A bal oldali kerék terhelése az eredeti G/2-ről ugrásszerűen kétszeresénél is nagyobbra nő! Egyrészt egyedül viseli a G súlyerőt, másrészt a buckától kapott "ütést", az F_a gyorsító erőt, ami első pillanatban a két kerék tömegerejét győzi le. A hordrugók a gyorsító erő miatt összenyomódnak (mindkettő egyformán). A gyorsító erő reakcióereje az a -F_atömegtehetetlenségi erő, aminek a legyőzése után a kocsitest "megdobódik".

Független kerékfelfüggesztés esetén (C) a az F_agyorsító erőnek csak egy kereket kell "megdobnia", ezért fele akkora, mint az előző esetben, s teljes egészében a baloldali rugón keresztül adódik át a kocsitestre. A jobb oldali kerék terhelése nem változik, a jármű stabilitása nem romlik.

Közepes erősségű (!) stabilizátor esetében (B) a gyorsító erő szintén a bal oldali rugón keresztül adódik át a kocsitestre. A bal oldali rugó összenyomódása miatt a j szöggel elcsavarodó stabilizátor által átvitt F_jerő emelni akarja a jobb oldali kereket. Esetünkben ez az emelő erő pont a súlyerő felével (a rugó erejével) egyenlő, azaz a stabilizátor "nem engedi", hogy a rugó a talajhoz nyomja a kereket. A kerék ugyan érintkezik a talajjal, de közöttük nincs erő. Ami persze azt is jelenti, hogy ott - normálerő híján - sem vonóerő, sem tapadás sincs!

Közepesről eltérő erősségű stabilizátor esetében a jelenség eltolódik az A, illetve a C eset irányába (a jobb oldali kerék kicsit megemelkedik, ill. marad egy kis kerékterhelés).

Látható tehát, hogy minél erősebb a stabilizátor, annál inkább romlik a jármű stabilitása: csökken, vagy megszűnik a kerék tapadása az útfelülethez, aminek a következménye hajtott kerék esetén a kerék felpörgése, kormányzott kerék esetében a kormányozhatatlanság, hajtott kormányzott kerék esetén mindkét jelenség. Vagyis szükség van stabilizátorra, de óvatosan kell méretezni (kompromisszum). 
 

Volt viszont egy cég (TENECO Automotive), amelyik kitalálta, hogy legyen is stabilizátor, meg ne is: ívmenetben legyen, terepen ne legyen. 

A bal oldali ábra egy keresztlengőkaros felfüggesztés vázlatát mutatja, ahol a hordrugók - az egyszerű ábrázolhatóság kedvéért - torziós rugók. A stabilizátorok a kocsitest elején, illetve végén helyezkednek el. Az olló azt jelzi, hogy a stabilizátort adott pillanatbokban el lehet vágni.

A jobb oldali ábra mutatja a szerkezet elvi vázlatát. Amint látható, a stabilizátor rúdja valóban ketté van vágva. Igaz, a két rész egymásba van bujtatva (egymásban el tud forogni), de a forgást gátolja egy hidraulikus henger, illetve a benne lévő dugattyú. Amikor a stabilizátor egyik vége (mondjuk a sárga) elfordul, akkor a dugattyú a hengerben elmozdul - ha tud. Ugyanis a henger meg van töltve folyadékkal. Ha a henger nyílásai zárva vannak, s a folyadék nem tud onnan kifolyni, akkor az egész hidraulikus rész merev testként viselkedik, azaz a sárga rúd egyszerűen magával viszi a zöld folytatást, mintha a sárga és a zöld rúd össze lenne hegesztve. Magyarán mondva, a stabilizátor ilyenkor valóban stabilizátorként működik: az egyik végén megjelenő csavaró nyomaték megjelenik a másik végén (kanyarodás!).

Ezek után magától értetődő, hogy ha kiengedjük a folyadékot a hengerből, akkor a stabilizátor mindkét vége szabadon mozoghat, nem jut el a csavaró nyomaték a stabilizátor egyik végétől a másikhoz, azaz, mintha nem is lenne stabilizátor (terepjárás!). 

Elvileg elképzelhető valamilyen - pl. elektronikus - szabályzó rendszer, amelyik gondoskodna arról, hogy a henger nyílásai mindig a szükségletnek megfelelően legyenek éppen nyitva vagy zárva. A cég nagyon egyszerűen oldotta meg a problémát. Az első és a hátsó stabilizátor hengereit, amint az a jobb oldali ábrán látható, összekötötte (kék vezeték). 

Ez azt jelenti, hogy ki tud menni a folyadék az egyik hengerből - ha a másik befogadja. Erre pl. olyankor kerül sor, amikor terepen két-két kerék átlósan emelkedik meg, illetve süllyed le, mint az a 4. ábrán látható. Abban az esetben, ha a kerekek emelkedése és süllyedése egyforma, akkor pont annyi folyadék szorul ki az egyik hengerből, mint amennyi befér a másikba (8. ábra). A stabilizátor nem közvetít csavaró nyomatékot az egyik keréktől a másikhoz. Mintha nem is lenne stabilizátor a járműben. Ez megfelel annak az esetnek, amit az 4. ábra jobb szélén lévő rajz mutat: az összes kerék terhelése egyforma. Olyan, mintha sík terepen haladna a jármű - tökéletes stabilitás!

Mi a helyzet ívmenetben? Mindkét stabilizátor ugyanolyan irányú terhelést kap, mindkét hengerben egyforma irányba szeretne elmozdulni a dugattyú, tehát a folyadék nem tud átáramlani egyikből a másikba. A stabilizátor két fél-rúdja mereven kapcsolódik, mintha nem is két darabból állna. A csavaró nyomaték átmegy a másik oldalra, a jármű dőlése mérsékelt marad. Kifogástalanul működik a stabilizátor!

A fent leírt két steril eseten kívül a valóságban természetesen végtelen sokféle eset lehetséges: például kanyarodás terepen, vagy nem egyformán, nem szimmetrikusan mozdulnak el a kerekek stb. Ebből következik, hogy a szerkezet nem mindig működik ideálisan, de mindig jobban, mint a hagyományos stabilizátor. Egy példa: a négy kerék közül csak egy fut fel buckára. Hagyományos stabilizátor esetén a kerékbenyomódással arányos csavaró nyomaték jelenik meg a másik oldalon, esetleg vészesen lecsökkentve ott a kerékterhelést (4. ábra középső rajz). Ez az új szerkezet ilyenkor a folyadék egy részét, mondjuk a felét, átpréseli a hátsó kerekekhez tartozó stabilizátorba. Emiatt ott is felborul az egyensúly, a hátsó kerekek terhelésében is különbség lesz. De mi a jobb? 100 %-os terheléscsökkenés egy tengelyen, vagy 50-50 %-os csökkenés két tengelyen? Nyilvánvaló, hogy az utóbbi esetben jobb a jármű stabilitása. 

Végül bemutatunk egy gyári rajzot is, amelyik hűbben mutatja a valóságos kivitelt. Itt is oldallengő karokra vannak a kerekek felszerelve, melyek részben tekercsrugóra, részben torziós rugóra támaszkodnak (baloldali ábra). 
 

Nemrég az aktív rugózáshoz (lásd lejebb) hasonlóan kidolgozták az aktív stabilizátort, aminek a lényege, hogy a kerekek közé beépített stabilizátor "keménysége" folyamatosan változik az üzemviszonyoknak megfelelően. Erre két megoldás is született, az egyikben villamos "motor", a másikban hidraulikus forgató szerkezet változtatja a stabilizátor előfeszítettségét (jobb oldalt).  
 

Amint arról volt szó, mindezon esetekben, amikor hidraulika közvetíti az erőt a rugóhoz, a különféle lehetőségek között megemlítettük a stabilizátor szerepet is: két elemet csővel összekötve lehetővé válik, hogy az egyik térből folyadék menjen át a másikba (jobb oldali ábra). Ez azt jelenti, hogy éppen ellenkezőképp működik, mint a torziós stabilizátor: az egyik keréknek a kocsitesthez való közeledése a másik keréknek a távolságát növelni akarja. Ilyen stabilizátorokat elsősorban hosszstabilizátorként alkalmaznak, amit szintén óvatosan kell fogadni. Nagyon kellemes az ilyen satbilizátor azokban a pillanatokban, amikor mondjuk az első kerék egy buckára fut fel, s a hidraulika megemeli a kocsi hátulját, vagyis a jármű anélkül "úszik" át a bucka felett, hogy megbillenne. Sajnos, ugyanez a stabilizátor fékezéskor a kocsi elejének sűllyedését azzal hálálja meg, hogy a hátulját még jobban megemeli.

Végül szólni kell a lengéssel kapcsolatos magasságszabályozásról, a félaktív és az aktív rugózásról, aminek a lényege az, hogy a jármű úttest feletti magassága lehetőleg ne változzon a kerekek "ugrálása" hatására. Itt mindkettőre csak egy-egy alapelvet mutatunk be.

Először nézzük meg az egyszerűbbet, a félaktív rugózást, amit (majdnem) hagyományos szerkezeti elemekből is fel lehet építeni - némi változtatással. Az alapelvet a bal oldali ábra mutatja. Itt látható a jármű leegyszerűsített lengési modelje: a kerék, a járműtest, a közöttük párhuzamosan kötött hordrugó és lengéscsillapító. A lényeg az, hogy a lengéscsillapító működése, csillapítása, vagyis az átvitt erő pillanatról pillanatra változtatható. Ilyen lengéscsillapítóról volt szó: a folyadék "mágnesezhető", s a tekercsbe vezetett áram erősségétől függ a folyadéksurlódás, azaz az erő. A diagramban színes szakaszok mutatják, hogy mely pillanatokban van áram alatt a lengéscsillapító, s a nyílak mutatják, hogy akkor milyen irányú erőt ad át a mozgó keréktől. A cél az, hogy az emelkedő vagy süllyedő kerékről csak akkor adódjon át erő a kocsitestre, amikor az a kocsitestet a középvonal felé igyekszik mozgatni (fölülről lefelé, illetve alulról fölfelé), függetlenül attól, hogy a kerék pillanatnyilag éppen saját középvonala fölött vagy alatt van. 

 

Az aktív rugózás (lásd két film: első, második),   elvileg sokkal egyszerűbb, gyakorlatilag bonyolultabb. A hordrugó olajpárnán keresztül csatlakozik a kocsitesthez. Az olaj nyomása pillanatról pillanatra változik, hogy a kerék pillanatnyi helyzetétől függetlenül a kocsitest mindig azonos magasságban maradjon (lásd a jobb oldali ábrát).

Mind a félaktív, mind az aktív rugózást nagyon sokféle módon igyekeznek megvalósítani ilyen vagy hasonló alapelveken.

Az alábbi megoldásban például u. n. "rugólábakat" alkalmaztak.  
  
 

Természetesen a rendszer sok más elemet is tartalmaz:  

3. Kormányzás

3.1 Történeti áttekintés

(Dr. Nagyszokolyai Iván)

Ha visszanézünk a régmúltba, talán nem is gondolnánk, hogy az automobilépítés hajnalán - az 1800-as évek vége felé - a kormányzás megoldatlansága adta az egyik legnagyobb gondot. A lovaskocsiknál az általános, évezredes megoldás a tengelykormányzás, mikor is egy központi korongon, zsámolyon az egész első tengely elfordul. Ez az automobiloknál nehezen volt alkalmazható (de volt ilyen!), ezért is készült például Benz Patentwagen-je háromkerekűnek (1886-1893)! Villába fogott kerékkel, villás kormányzással, mint a kerékpároké. 

Daimler négykerekűvé még úgy tette 1889-ben „Stahlradwagen” nevű automobilját, hogy a villás kormányzást egyszerűen megkettőzte. A konstrukció a képen világosan kivehető.

Háromkerekűek később is voltak és vannak mind a mai napig. Létezésüket egyes országok autó adó törvényei indokolják, tudni illik ezeknek kisebb az éves adója. Képünk 1954-ből egy ritkaságot, a Goliath GD-750 típust mutatja. Állítólag ebből ez az egyetlen fennmaradt példány. 
 

Az autók mai kormányzásának alapkonstrukcióját Carl Benz szabadalmaztatta 1893. február 28-án (Patent Nr. DRP 73515 „Wagen-Lenkvorrichtung mit tangential zu den Rädern zu stellenden Lenkkreisen“). Nem Benz nevéhez fűződik azonban annak a kormányszerkezetnek az alapötlete, mely egyedi (kerekenkénti) tengelycsonk-elfordítású, és kanyarban nem egyforma mértékben fordulnak el a kerekek. A kanyarbelső jobban, hogy saját körívükön szabadon gördüljenek. Benz nem csak aktualizált, hanem tovább is fejlesztett egy korábbi találmányt. Egy kerék- és kocsigyártó mester találta fel, a német Georg Lankensperger, 1817-ben, Münchenben. A szabadalmat megbízottja adta be Angliában, 1818-ban. Az ő nevét jegyzi a gépjárműtechnika: Rudolph Ackermann. Túl sok köze nem volt sem a kocsi- és hintógyártáshoz, sem a kormányzás problémájának megoldásához. Igaz, nyereg- és kocsigyártó tanoncként kezdett. Később azonban - több minden mellett - jeles könyvkereskedő és -kiadó volt, emellett feltaláló és üzletember.

Az első modernkori motoros jármű, mely „Ackermann” kormányzással készült, a Benz Patent-Motorwagen „Victoria” volt, melyet 1893 – 1900 között gyártottak. 

A Victoria volt egyben a Benz & Co. cég első négykerekű járműve. 
  
 

Ehhez nagyon hasonlít a Benz Velocipede (néha csak Velo néven említik), egy amerikai automobillal együtt, a világ első sorozatgyártású autója.

3.2 Ívmenet

Ívmenetben is követelmény, hogy a kerekek tisztán gördüljenek, oldalcsúszás nélkül. Ez megvalósítható, ha gondoskodunk arról, hogy minden kerék tengelyének geometriai meghosszabbítása egy pontban találkozzon, a kanyarodási középpontban. 

Ez kéttengelyű járműveken legegyszerűbben úgy oldható meg, hogy az első kerekek közös tengelyét forgatjuk el (bal oldali ábra). A lóvontatta járműveket évszázadok (évezredek) óta így kormányozzák. Hátrányuk, hogy a beforgatott kerekek igen nagy helyet foglalnak el a kocsitest alatt. Gépkocsi esetében azt sem lehet elhanyagolni, hogy a négy kerék talppontja, ami egyenes menetben négyszög sarkain helyezkedik el, kormányzás közben fokozatosan háromszögű feltámaszkodássá torzul, ami -  nagy sebesség esetén - növeli a felborulási veszélyt. 

Gyakorlatilag ezt a fajta kormányzást régebben is csak pótkocsikon (lásd lent) alkalmazták. 

A mai gépkocsikon a kormányzandó kerekeket egyenként forgatjuk el úgy, hogy mindegyiknek a tengelye (tengelycsonkja) továbbra is a kanyarodási középpontba mutasson. 

Ez azt jelenti, hogy a két kereket nem egyforma mértékben kell elfordítani (jobb oldali ábra). 

Ezt a követelményt kielégítő módon teljesíti a "trapéz", a két kereket összekapcsoló rudazat.

Itt a két kar és az összekötő rúd méretarányától függ, hogy mennyire teljesül az a követelmény, hogy a tengelycsonkok meghosszabbítása a hátsó tengely meghosszabbításán, egy pontban, a kanyarodás középpontjában találkozzon, akármekkora sugarú ívben akarunk kanyarodni. 

A valóságban ezt csak az ívsugár egy meghatározott szakaszán lehet kielégítően elérni, más szakaszon jelentkezik a h hiba (jobb oldali ábra). 

A kérdés csak az, melyik szakaszt tüntessük ki, vagyis hol engedhető meg a hiba: a legkisebb kanyarodási sugár közelében, vagy nagy sugarú, enyhe kanyarban? 

Mivel a nagymértékű kormányzási hiba azt jelenti, hogy a kerekek nem tisztán gördülnek, hanem kénytelenek oldalirányban csúszni, ezért nagy a balesetveszély - amennyiben nagy sebességgel haladunk. Nyilvánvaló, hogy kis sugarú ívmenetben nagy sebesség nem fordul elő, a hibát tehát itt engedhetjük meg.

Forgalomtechnikai szempontból jelentősége van annak, hogy mekkora a két szélső keréknyom közötti távolság (S), azaz annak az elméleti folyosónak a szélessége, amire szüksége van a járműnek a kanyarodáshoz (gyakorlatilag természetesen ennél szélesebb folyosóra van szükség a kocsitest méretétől függően).  
Amint a bal oldali ábra mutatja, a folyosószélesség függ a kanyarodási sugártól. 

Ugyanekkora lenne a folyosószélesség, amikor a hátsó kerekeket kormányzuk: képzeljük el, hogy az ábrán lévő jármű nem felfelé, hanem lefelé halad.  
A hátsókerék-kormányzás közúti járművek esetében nem kedvező, ennek ellenére két cikk is foglalkozik vele: 1 - 2. 

Képzeljük el, hogy járművünkkel szorosan a járdaszegélyhez simultunk. Induláskor a kormányzott kerekeket ki kell fordítani. Ha ezek elöl vannak, akkor induláskor a kocsi eleje távolodni fog a járdaszegélytől, de ha a hátsó kerekeket kormányoznánk, akkor azok fel akarnának mászni a járdára.

Régebben speciális járműveken alkalmaztak nénykerék-kormányzást, amikor is a folyosószélesség megegyezik a nyomtávval, és nem változik ívmenetben (jobb oldali ábra). 

Az utóbbi időben új típusú négykerék-kormányzás jött divatba. 

Ennek lényege az, hogy az első kerekek kormányzásakor a hátsó kerekek kikormányzásának iránya nem állandó: a kormányzás kezdetekor (amikor még nagy a kanyarodási sugár) a hátsó kerekek is ez első kerekekkel azonos irányban fordulnak ki (bal oldali ábra), majd - a kanyarodási sugár csökkenésével - fokozatosan visszaállnak egyenes menetbe, s azután (a hagyományos négykerék-kormányzáshoz hasonlóan) ellenkező irányba fordulnak el. (A váltás a jármű sebességétől is függ.)

A párhuzamos kikormányozottság azt jelenti, hogy a jármű "sasszézik": anélkül kezd oldalirányba haladni, hogy függőleges tengelye körül elfordulna. Ennek nagy sebességgel való előzéskor van jelentősége.

Hagyományos kormányzás esetén az előzés megkezdésekor a kocsitestet függőleges tengelye körül forgásba kell hozni, majd az így kilendített tömeget vissza kell lendíteni eredeti irányába (bal oldali ábra felső sora).

Ez megismétlődik akkor, amikor az előzés befejeztekor a járművel visszatérünk eredeti sávunkba. 

Az ábra alsó sora mutatja, hogy négykerék-kormányzás esetén a járműre nem hat forgatónyomaték. 

A négykerék-kormányzásról többet megtudhat később.

Háromtengelyű járművek esetében is természetesen az első kerekek kormányzása a szokásos (bal oldali ábra). 

Mivel a hátsó két tengely párhuzamos egymással, azoknál nem érvényesül az a követelmény, hogy tengelyük a forgásközéppontba mutasson. Különösebb problémát ez nem jelent, mert az ilyen járművek túl nagy sebességgel nem közlekednek, de azért törekedni kell arra, hogy az a két tengely minél közelebb legyen egymáshoz. 

Négytengelyű járművek kormányzását kétféleképp oldják meg. 

Általában az első és a hátsó tengelyen lévő kerekeket kormányozzák (jobb oldali ábra), de előfordul, hogy az első két tengely kerekeit, amennyiben a két hátsó tengelyt a lehető legközelebb építik egymáshoz.

Utánfutók alkalmazása esetén azok kormányzása típusuktól függ.

Egyszerű, kis tömegű utánfutókat, például kisebb lakókocsikat, nem kormányoznak (bal alsó ábra), azok maguktól beállnak úgy, hogy tengelyük a kanyarodási középpont irányába mutat. Komolyabb utánfutók kerekeit azonban kormányozni kell a folyosószélesség szűkítése érdekében (középső ábra). Ebbe a kategóriába tartoznak például a csuklós autóbuszok, melyeknél előfordul a kéttengelyű "utánfutó" is, természetesen kormányzott kerekekkel. Ha az "utánfutó" rátámaszkodik a vontató járműre (nyerges vontató), akkor azt nem szokták kormányozni (jobb alsó ábra). Ezeknél gyakori, hogy két tengelyük van nemkormányzott kerekekkel. 
 

A hagyományos kéttengelyűpótkocsik kormányzása (bal oldali ábra) az első híd elfordításával történt, ami ma már csak speciális (traktor-vontatta) mezőgazdasági pótkocsiknál engedhető meg (igen komoly sebesség-korlátozással). 

A korszerű pótkocsik kormányzása hasonlít a gépeskocsi kormányzásához (jobb oldali ábra) azzal a különbséggel, hogy a "kormánygép" maga a vonórúd: annak elferdülése vezérli a trapézt.

Végezetül szólni kell arról, hogy ívmenetben a gumiabroncsok rugalmassága miatt a körív sugara néha nagyon eltérhet attól az értéktől, ami a bekormányzottsághoz tartozna: vagy nagyobb a sugara ("alulkormányzottság"), vagy kisebb ("túlkormányzottság"). Ennek a jelenségnek az alapja a kerekek "kúszása": ha a kerékre oldalerő hat, akkor a kerék nem a kerék síkjában halad előre, hanem "oldalaz". A magyarázata az, hogy a gumiabroncsnak az a része, ami az úttesttel érintkezik, az egy pillanatra odatapad (hat rá az Ft tapadás), viszont a fölötte lévő szakasz az Fc oladerő hatására rugalmasan deformálódik, eltolódik. Viszont a következő pillanatban ez az eltolódott felület gördül rá az úttestre, de az eltolódottság miatt nem az előző érintkezési felület előtt, hanem attól kissé eltolva jobbra vagy balra - az oldalerő irányába.

Az ábrán jobbról hat az oldalerő, ezért a kerék nem egyenesen (függőlegesen) halad, hanem egy a  szög irányába. Ha a kerék előzőleg egy nedves felületen haladt, s ideért a száraz felületre, a bordázat vizes lenyomatán jól látszik a haladási irány.

A jobb oldali ábra nagyon dúrva szakaszokban mutatja a jelenséget. A valóságban a deformáció és az előrehaladás mikroméretekben történik.

Az, hogy mekkora az a  szög, elsősorban az Fc oladerőtől függ, de nagy mértékben befolyásolja a tömlőben lévő nyomás is (azonos típusú abroncsokat feltételezve). Az Fc oladerő elöl és hátúl nagy mértékben különbözhet a jármű tömegközéppontjának helyétől függően. Az ábrán nyilak hosszúságával jellemzük az erők nagyságát. Ha az oldalkúszás elöl-hátul egyforma (fekete nyilak), akkor a kanyarulati sugár (ro) megegyezik a kerekek bekormányozottságához tartozó sugárral. Ha elöl nagyobb az oldalkúszás, mint hátul (zöld nyilak), akkor a jármű az elméletileg számított sugárnál nagyobb ívben halad (alulkormányzott). Ha fordítva, elöl kisebb, hátul nagyobb a kúszás (piros nyilak), akkor élesebb kanyarba fordul a jármű.

Ez azonban nem szerencsés! 

Ugyanis amikor a gépkocsivezető észreveszi, hogy a járműve fokozatosan mind kisebb sugáron halad, s félő, hogy az árokban köt ki, a kormánykereket kissé visszaforgatja. Ez azellenkormányzás azonban több-kevesebb tapasztalatot igényel. Ezért a konstruktőrök arra törekednek, hogy ha nem "fogad szót" a jármű, akkor már inkább alulkormányzott legyen. Ugyanis ez esetben a gépkocsivezető egyszerűen nem vesz észre semmit: addig forgatja a kormányt, míg a szükséges méretű kanyart be nem veszi. 

Fontos tudni, hogy egyenes útszakaszon is szükség lehet kormányzási manőverezésre ahhoz, hogy egyenesen haladjunk. Képzeljük el, hogy egy alagútból kiérve egy viaduktra jutunk ki. Ha ilyenkor erős oldalszél van, akkor a kerekek természetesen kúszni fognak. Kormányzási manőver nélkül a jármű nekimegy a korlátnak. De hogy milyen kormányzási manőverre van szükség, az attól függ, hogy az egyes kerekeknek mekkora a kúszása. Ez most nem a tömegközéppont helyétől függ, hanem a jármű oldalnézeti felületének az alakjától: a teherautónak valószínűleg a hátsó tengelyéhez közelebb esik a szélfúvást jelképező koncentrált erő.

Az ábrán három eset látható (a szemléletesség érdekében túlzott mértékű szögekkel!) . Első esetben az első kerekek oldalkúszása nagyobb a hátsó kerekekénél (kanyarban ez az alulkormányozottságnak felel meg). Az alagútból kiérve a jármű kezd a bal korláthoz közeledni, ezért rögtön jobbra kell kormányozni, mire a jármű a függőleges tengelye körül elfordul. Amikor a jármű az út közepére visszatért, a kormánykereket kissé vissza kell fordítani, mert nem akarunk a jobb oldali korlátig menni. De az "alulkormányozottság" kiigazítása céljából nem szabad a kerekeket egyenesmenetig visszaforgatni (maradjon egy g  szög), szemben a második esettel, amikor minden kerék kúszása azonos mértékű. A harmadik esetben viszont a kormánykerék visszaforgatásával nem szabad az egyenesre állított keréknél megállni, kissé tovább kell forgatni visszafelé (negatív g szög), mert ilyenkor a "túlkormányozottság" miatt a jármű továbbra is a jobb oldali korláthoz közeledne. 

Mint látható, az összes kerék kisebb-nagyobb szögbe áll be, a jármű is elferdül, s így, oldalazva halad előre mindaddig, míg fúj az oldalszél. Sajnos, a szél ereje nem állandó, sőt néha az iránya is átvált ellenkezőre, ezért nagy ügyessége, illetve gyakorlatra van szükség a baleset elkerüléséhez. Ha ez nincs meg, csökkenteni kell a jármű sebességét az alagút vége felé közeledve. Nem véletlen, hogy az alagutak kijáratánál szélzsák mutatja a szél irányát és erejét.

3.3 Kormányzott kerekek

A gépkocsi kerekeit, de különösen a kormányzott kerekeket kissé döntve szerelik fel, hogy a kerékről a tengelyre ható függőleges erőnek ("kerékterhelésnek") legyen tengelyirányú komponense, ami a csapágyat tengelyirányban előfeszíti. Ez azért fontos, hogy a kerékre ható dinamikus oldalerők ne tudják a csapágy élettartamát a váltakozó irányú terheléssel (kotyogással) megrövidíteni (bal oldali ábra). Viszont ha van kerékdőlés, akkor "kerékösszetartásra" is szükség van. Ugyanis a döntött kerék (jobb oldali ábra első sora) gördüléskor köríven halad (második sor), éspedig minél nagyobb a kerékdőlés, annál kisebb sugarú körön. Ez azt jelenti, hogy ha nincs kerékösszetartás, akkor a két kerék forgás közben állandóan távolodni akar egymástól, de természetesen a kerékfelfüggesztés ezt nem engedi. Ez a gumiabroncsra nézve azt jelenti, hogy az úttestre rágördülő szakasz kénytelen visszajönni az eredeti irányba. Ha az abroncs puha, akkor folyamatosan oldalra deformálódik, ami hőfejlődéssel jár. A szokásos gumiabroncsok azonban nem tudnak ennyire deformálódni, ezért az irányt csak csúszással tudják tartani, ami irányíthatatlanná teszi a járművet. A kerékösszetartás (harmadik sor) azt eredményezi, hogy a kerekek most is köríven akarnak haladni, de nem eltávolodni akarnak egymástól, hanem enyhén közeledni. A közeledési hajlam (a kerékösszetartás) mértékét úgy állapítják meg, hogy csúszástól ne kelljen tartani. 

Előfordulnak olyan járművek (sportkocsik), amelyeken ellenkező irányban döntik a kerekeket (amihez kerékszéttartás tartozik!). Ez valamivel nagyobb stabilitást eredményez, de nagyobb a gumikopás.

A következő geomatriai adat már csak kormányzott kerékre, illetve annak felszerelésére jellemző. 

A bal oldali ábrán látható, hogy az a tengely (csap), ami körül kormányzáskor elfordítjuk a kereket, nem függőleges, hanem ferde (csapterpesztés). Erre azért van szükség, mert ennek a tengelynek az útfelülettel való döféspontját közelíteni kell a kerék talppontjához. Ugyanis a kerék talppontján ébredő (vonó-, fék-) erő a két pont közötti (k) távolsággal arányos nyomatékot fejt ki a kerékegyüttesre. Igaz, ez önmagában nem hátrányos a menettulajdonságokra, mert a másik keréken ugyanekkora, de ellenkező írányú nyomaték ébred, s ezek egyensúlyban vannak. Viszont az egyensúlyt lehetővé tevő összekötő rudat és a csapokat igencsak terhelik. A k kar hosszát természetesen 0-ra is csökkenthetnénk, de akkor nem maradna előfeszítés a csuklós  mechanizmusban, a váltakozó irányú igénybevétel gyorsan tönkretenné a csuklókat. 

Bizonyos járművekben akkora a csapterpesztés, hogy a k kar kifelé esik (jobb oldali ábra). 

Ennek az ún. csaptúlterpesztésnek azt tartják előnyének, hogy egyenlőtlen fékhatás esetén a jármű jobban igyekszik egyenesben maradni.

Végül még egy fontos "szögről" kell beszélni, az utánfutásról, ami azonban ma már nem minden járműre jellemző.

Közismert a zongora és a zsúrkocsi kerekének az a tulajdonsága, hogy akármerre toljuk, a kerekek maguktól beállnak a haladás irányába (alul az első ábra). Ugyanez jellemzi a kerékpárok első kerekeit is (középső ábra). 

A harmadik ábra mutatja a gépjárműveken alkalmazott megoldást: azt a csapot, amit egyszer már megdöntöttünk keresztirányban (csapterpesztés), a jármű hosszirányában is megdöntjük. 

Az utánfutás mértékét a csap döféspontja és a kerék talppontja közötti ktávolság jellemzi.

Az alsó ábrán összefoglalva látható mind a négy jellemző szög. 

Megjegyzendő, hogy a valóságban ezek a szögek nem túl nagyok, viszont szigorúan betartandók a gyári előírások. Ugyanis például a kerékösszetartás mértéke (ami egyszerűbben meghatározható a kerekek közötti távolsággal) állítható, szemben mondjuk a csapterpesztéssel, ami nem állítható, de időnként ellenőrzendő, főleg akkor, ha mondjuk egy kátyún való áthaladáskor dúrva erőhatás éri a kereket.

Végezetül meg kell említeni, hogy ezen szögek miatt a kocsitest helyzete kormányzás közben változik, álló helyzetben is. Képzeljük el, hogy a jármű elejét felemeljük úgy, hogy a kerekek a levegőben legyenek. Kormányzás közben a ferde kerekek minden pontja köríven mozog. 

Ha a kormányzott kerekeket a hátsó tengely felöl nézzük, akkor a kerekek által leírt köröket elipszisnek látjuk (bal oldali ábra). Figyeljük meg a kerekek talppontjának az útját (kis ellipszisek). Balra kormányozva a bal oldali kerék talppontja lefelé mozdul el a levegőben (csökken a távolság a kerék és a talaj között), a jobb oldali keréké fölfelé mozog (nő a távolság). Hagyjuk a kerekeket kikormányozva mondjuk annyira, hogy a kerekek talppontja éppen a nyilhegynél álljon, s engedjük le a járművet. Nyilván a baloldali kerék hamarább leér, mint a jobb oldali, ezért a jármű elferdülve áll meg a talajon (piros helyzet). Melyik irányban ferdült el? Jobbra kifelé! Vagyis abba az irányba, amerre haladás közben a centrifugális erő is dolgozik, tehát növeli a felborulás veszélyét.

Más a helyzet, ha nincs kerékutánfutás és megint más, ha túlterpesztést alkalmazunk. 

Első esetben a kis ellipszist egyenesnek látjuk, ami azt jelenti, hogy mindkét kerék egyforma mértékben közeledik a talajhoz, s leengedés után nincs elferdülés. A második esetben van elferdülés, de ellenkező, vagyis kedvező irányban!

És most nézzük meg a kormányzott kerekeket mozgás közben.

3.4 Kormánymechanizmus

Ahhoz, hogy a kormányzott kerekeket elforgathassuk, tengelyüket (tengelycsonkot) egy csaphoz kell szerelni. 

A bal oldali ábra a kapcsolt kerékfelfüggesztéseknél, a jobb oldali ábra a független kerékfelfüggesztéseknél alkalmazott megoldásokból mutat néhány példát. 

A kis lyukak jelzik az oda "bedugható" kart, amelynek a másik végéről folytatódik a mozgató mechanizmus, a "trapéz". 

A bal oldalon piros csík jelzi a talpcsapágyak helyét ahol a kerékterhelés átadódik a hídra. 

A jobb oldal felső ábrája a gömbcsuklós kivitelű felfüggesztést mutatja, a középső ábra olyan szerkezetet mutat, amilyen a jobb oldalon is látható a második helyen. 

Az alsó szerkezetben is van gömbi csukló, a teleszkóp felső vége pedig gumipárnába épített görgős csapágyhoz csatlakozik. 

A trapéz-rudazat kialakítása nagy változatosságot mutat.

A "klasszikus" elrendezés alul látható az első ábrán. Itt ez az egyetlen olyan szerkezet, amelyikre az jellemző, hogy az egyik tengelycsonkból (esetünkben a bal oldaliból) még egy (zöld) kar nyúlik ki, az amelyikhez a kormánygépcsatlakozik. 

A bal oszlopban látható másik két rudazat-elrendezésre az jellemző, hogy a rudak egy síkban vannak. 

A jobb oszlopban lévő elrendezések lehetőséget adnak arra, hogy az összekötő rúd más magasságban legyen, nagyobb szabadságot nyújtva a konstruktőrnek a térbeli elrendezésre. 

A felső sor jobb oldalán bemutatott rudazatban két "trapéz" is van: a négy kék "pötty" alkotja az egyiket, s négy piros pötty kiad egy másikat. 

A mechanizmusban alkalmazott csuklók sokáig acélból készített szerkezetek voltak. Ezekből láthatunk alul két példát. 
  
 

 
  
  
 

Az utóbbi időben azonban széltében elterjedtek a gumipogácsás csuklók, mint amilyenek lent is láthatók. 

Végezetül érdemes megnézni néhány valóságos szerkezetet:

Kormányzáskor a gépkocsivezető a kormánykereket forgatja, aminek a tengelye áttételen keresztül kapcsolódik a kormányzott kerekek csuklós mechanizmusához, illetve a kikormányozandó kerekekhez. Az alapáttételt az ún. kormánygép valósítja meg, de a tényleges áttételt a csuklós mechanizmus rudazatának méretarányai is befolyásolják. Az áttétel általában nem állandó, a kikormányozottsággal (a kerekek elforgatásához szükséges erő növekedésével) arányosan nő (legtöbbször a csuklós mechanizmusban lévő elforduló kar végének köríven való mozgása eredményeként). 

A kormánygépnek a múltban igen sok változatát alkalmazták, ma már csak négy féle fordul elő.

A kormánygéppel szemben támasztott követelmények:

- Nem lehet önzáró: a kikormányzott kerekek is forgathassák az elengedett kormánykereket. 
- Jó legyen a hatásfoka. 
- Minimális legyen a kotyogása: azonnal reagáljon a kormánykerék elfordítására. 
- Lehetőleg legyen az áttélele sebesség függő.

A legelterjedtebb fogasléces kormánygépet itt láthatjuk: rendkivül egyszerű és megbízható szerkezet. 

A szervokormányokat eleve úgy készítik, hogy képes legyen a kormánygép szögáttételét változtatni! 

Kis sebességű manőverezéskor kis kormányelfordulásra nagyot forduljon el a kerék. 

Ne kelljen ilyenkor nagyon sokszor körbetekerni. 

Nagy sebességnél pedig ellenkezőleg, a kormányelfordítás kis kerékelfordítással járjon, hogy ne tudjuk könnyen elrántani az autót a menetirányából. 

Erre egy nagyon egyszerű megoldást talált egy Bishop nevű feltaláló a hetvenes években: különleges fogazást talált fel!

Az alábbi (ritkábban alkalmazott) kormánygép érdekessége a golyósor, ami jó hatásfokot eredményez:

Még ritkábban előforduló kormánygépet mutat lent a bal oldali ábra. A mellette lévő kormánygépet főleg nehéz haszonjárművekbe építik.  
.... 
  

3.6 Szervokormányok - kormányszervók

Kezdetben a nehéz járműveknél jelentkezett az az igény, hogy a kormánykerék forgatásához szükséges erőt mérsékelni kell. A kormánygép áttételének és a kormánykerék átmérőjének növelése már nem volt járható út. Később a személyautók vezetői is kérték a segítséget, elsősorban a parkolási manőverek megkönnyítése érdekében. De az is kiderült, hogy a szervokormány a menetbiztonságot is jelentősen javítja: "durrdefekt" esetén például a kerékre hirtelen, ütésszerűen ható erő nem rántja ki a kormánykereket a vezető kezéből. 

A szervokormányokkal szemben támasztott követelmények:

- a jármű akkor is kormányozható legyen (kézi erővel), ha  meghibásodás miatt a szervo nem működik (egészen nagy - 20...100 tonnás - járművek esetén ettől eltekintenek, ezeket ugyanis puszta kézierővel úgysem lehet kormányozni); 
- ne legyen észrevehető holtjátéka, és ne legyen időkésedelme; 
- ne legyen önzáró, de a kerekekre ható ütéseket nagyon letompítva közvetítse a kormánykerék felé; 
- álló járműben is működjön; 
- egyenes haladáskor ne segítsen, hogy a vezető "érezze" a kormányt; 
- kormányzáskor fejtsen ki a kormánykerékre a kikormányzottság mértékével arányosan növekvő, de természetesen mérsékelt nagyságú reakció-nyomatékot, szintén azért, hogy a vezető "érezze" a kormányt.

A szervóhatáshoz szükséges erő forrása több féle lehet. Próbálkoztak sűrített levegővel, elsősorban nehéz járművekhez (ha úgyis van légtartály, akkor olcsó, de nagyok a méretei, s nem elhanyagolható az időkésedelme sem). Gyakorlatilag a hidraulikus szervók terjedtek el, az utóbbi évtizedekben azonban megjelentek, s rohamosan terjednek az elektronikus vezérlésű, villamos motorral működtetett szerkezetek.

A hidraulikus szervók két féle elv szerint működhetnek: aszimetrikus fojtás- vagy aszimetrikus nyomásváltoztatással.  

Aszimetrikus fojtás alatt azt kell érteni, hogy az áramló olaj vezetéke kétfelé ágazik (bal oldali ábra), majd újból egyesül, de a párhuzamos ágakban egymás után két-két fojtási lehetőség van, s mindkét ágban a két fojtó hely közötti vezetékszakasz összeköttetésben van egy munkahengerrel. Kormányzáskor valamilyen szerkezet a négy fojtó hely közül átlósan elkelyezkedő kettőben elkezd fojtani. 

A fojtás miatt nővekvő olajnyomás erőt fejt ki a munkahengerben, s az ott lévő dugattyú a szervóhatást szolgáltatja. 

A jobb oldali ábra olyan modelt mutat, melyben egy elfordítható alkatrész fojt egyszerre két helyen. 

Ennek a modelnek az elvi alkalmazását mutatja a következő ábrán (lent) látható, fogasléces kormánygépből kialakított szervokormány kiindulási modelje. 

A kormánykerék és az orsó között egy cső látható, melynek a belsejében egy torziós rugó közvetíti a kormánykerékre kifejtett nyomatékot az orsóhoz. 

A cső alsó végére van beépítve a fent bemutatott fojtó-model úgy, hogy a torziós rugón van kialakítva a (barna) fojtószelep. Kormányzáskor a cső és a torziós rugó természetesen forog, de a torziós rugó a nyomaték miatt elcsavarodik, s ezért a fojtószelep fojtani kezd. A kialakuló nyomás a munkadugattyút nyomja, ereje hozzáadódik az orsó által a fogaslécre gyakorolt erőhöz. 

Ez a model azonban még nem hasonlít egy valóságos szerkezethez. Ugyanis a funkció helyes betöltéséhez még néhány kiegészítésre van szükség. Egy komplett szervó működési modeljét mutatja az alábbi ábra. 
........ 
  
  
  
  
  
  
 

A jobb oldalon lévő erős rugó modelezi azt az erőt, amit kormányzáskor le kell győzni. A gépkocsivezető a vezérlő szelepre fejt ki erőt piros nyil a bal oldalon), ami egy rugón keresztül átadódik egy (nagy) dugattyúra (kis piros nyíl), s azon keresztül már nyomja is az erős rugót. De azzal, hogy a vezérlő szelep a nagy dugattyúban elmozdult, fojtást idézett elő. A kialakuló nyomás a nagy dugattyú bal oldalára hat, így segíteni tud a gépkocsivezetőnek a kormányzási ellenállás legyőzésében (az erős rugó összenyomásában). Mindaddig, amíg a gépkocsivezető tolja befelé a vezérlő szelepet, a nagy dugattyú is folyamatosan halad előre, igaz, hajszállal lassabban, mint a vezérlő dugattyú. Ugyanis csak íly módon szűkül a fojtó rés, fokozódik a fojtás, nő az olajnyomás, ami az előrehaladáshoz kell. 

Ha a vezető abba hagyja a befelé való tolást, abban a pillanatban a nagy dugattyú is megáll, s tartós marad az egyensúly: a nagy dugattyúra balról hat egyrészt a gépkocsivezető által kifejett erő (a kis rugó közvetítésével), másrészt az olajnyomás szolgáltatta erő, s e két erő tart egyensúlyt a megnyomott erős rugó erejével. 

Ha a gépkocsivezető egy picit is visszahúzza a vezérlőszelepet, csökken a fojtás, csökken az olajnyomás, és az erős rugó egy kicsit tágulhat. 

Ha a gépkocsivezető tejesen visszaengedi a vezérlőszelepet (visszatekeri a kormánykereket), a fojtás teljesen megszűnik, visszaáll az alaphelyzet.

És most nézze meg azt a konkrét szerkezetet (katt a bal oldali ábrára!), ami e model szerint működik. A lényegen nem változtat az, hogy a "kis" rugó itt nem tekercs-, hanem torziós rugó. 

Egy másik alapelvet mutat a jobb oldali ábra. Itt a gépkocsivezető nem támaszkodik neki a falnak, hanem közvetlenül a nagy dugattyúra fejti ki az erőt, s ennek reakcióereje fogja a vezérlőszelepet mozgatni. Az eredmény ugyanaz, mint az előző model esetében: fojtás, nyomásnövekedés, rugóösszenyomás. Azért van némi különbség: a gépkocsivezető által kifejtendő erő itt nem egy kis rugó összenyomásával arányos, hanem az előállított nyomással! Vagyis a visszajelzés a végeredményből jön, míg az előző esetben a folyamatot elindító rugóösszenyomásból származik. 

Ha rákattint az alábbi ábrára, megnézheti azt a konrét szervót, aminek a működési modeljét most megismerte.  

  
 

Az előző modelnél nem szóltunk arról, hogy mi történik, ha az olaj kifolyik a rendszerből. Ott ugyanis magától értetődő, hogy továbbra is lehet a járművet kormányozni, mivel a torziós rúd közvetíti a gépkocsivezető akaratát.  

  
 

Ennél a modelnél azonban más a helyzet, de természetesen a szervo meghibásodása esetén ezzel is lehet kormányozni. Igaz, egy kicsit megnő az időkésedelem: a vezérlőszelepet egészen a falig el kell tolni, hogy ott felütközve, lehetőséget adjon a támaszkodásra (jobb oldali ábra).

Áttérve az aszimetrikus nyomásváltoztatáson alapuló rendszerre, azt az jellemzi, hogy egy lépcsős dugattyú két oldalára a dugattyúkeresztmetszetekkel fordított arányú nyomás tart egyensúlyt, amit az egyik nyomás megváltoztatása felborit, s az így létrejött erőkülönbség szolgál szervóhatásként.

A működési elvét a bal oldali ábra mutatja. Itt a lépcsős dugattyú két oldalának hatásos felülete (3 és 4) 2:1 arányú. Ugyanilyen arányú lépcsős dugattyú szolgál vezérlőszelepként (2 és 1). Amikor a rendszert alulról feltöltjük nagynyomású olajjal, a középen kialakuló pxnyomás fele akkora lesz, mint az állandó po nyomás. Ez azt jelenti, hogy mind a vezérlőszelep, mind a munkadugattyú egyensúlyban van.

Ha a vezérlőszelepre valamelyik irányban F1 erőt fejtünk ki, az elmozdul, s a két csatorna közül az egyiket megnyitja. Tegyük fel, hogy balról jobbra ható erő érte a vezérlőszelepet. Ekkor a nagynyomású olaj be tud hatolni a középső térbe, s ott növeli a nyomást mindaddig, míg a nyomásnövekedés ki nem egyensúlyozza vezérlőszelepre kifejtett erőt. Ez a nyomásnövekedés természetesen a 3 dugattyúra is hat, s ezért megjelenik egy F2 erő, ami nem más, mint a kívánt szervohatás. 

A jobb oldalon lévő ábrára kattintva megnézheti az ezen elven működő konkrét szerkezetet. 

Eddig mindig szervokormányról beszéltünk, de a címben kormányszervó is olvasható. 

Nos, tulajdonképpen az első szerkezetek nem szervokormányok voltak, hanem kormányszervók, amiket az jellemez, hogy a klasszikus kormánygép és a mozgató mechanizmus közé kell beépíteni a kormánygép által előállított erő megnövelése, "feltranszformálása" céljából.

A kormányszervók az eddig ismertetett alapelvek szerint is működhetnek, de most egy új alapelvet mutatunk be az alábbi ábrán, ami hasonlít az elsőhöz azzal a különbséggel, hogy a visszajelző erő itt is a "végeredménnyel", a ténylegesen kialakított szervóhatással arányos ugyanúgy, mint a második modelnél (az olajnyomás ellen kell a kormányerőt kifejteni). 
 
A hidraulikus szervokormányokat (kormányszervokat) az jellemzi, hogy a kifejtett szervohatás kizárólag a kormánykerékre ható forgató nyomatéktól függ, azzal arányos. Az utóbbi időben megjelent elektrohidraulikus és elektromos szervókat számítógép vezérli, ami azt jelenti, hogy a szervohatás mértéke több tényezőtől függhet (például a sebességtől is).

Az elektrohidraulikus szervóban az erő kifejtése továbbra is olajnyomással valósul meg, de annak mértékét elektronika vezérli. A bal oldali ábrán most is látható a kormányoszlopban a csőbe bújtatott torziós rugó, de a két alkatrész közé most elfordulás-érzékelő van beépítve, ami a számítógéppel (ECU) van összeköttetésben. 

Az általa szolgáltatott jel alapján - és az egyéb tényezők figyelembevételével - az ECU egy szolenoid tekercs segítségével valamelyik dugattyú-szelepet valamelyik irányba eltolja, s annak megfelelően jelenik meg az olajnyomás a munkahengerben (jelen esetben a bal oldalon).

Az elektromos kormányszervóban már nincs hidraulika, a rásegítést villamos áram, villamos motor szolgáltatja. A szervo-szerkezetet három lehetséges hely valamelyikére szerelik: 

  
  
  
  
  
  
  
 

Az első esetben nem kell hozzányúlni a hagyományos kormánygéphez (esetünkben a fogasléceshez): a szervo egyszerűen megnöveli azt a forgató nyomatékot, amit a gépkocsivezető a kormánykerékre kifejt. A másik két esetben az egész kormánygép új konstrukció, a harmadik megoldás az egyszerűbb. 

A lenti képek az első és a második estre vonatkozó szerkezetet mutatnak.

 .........

A harmadik esethez tartozó elvi vázlatot a jobb oldali ábra mutatja. 

Itt a csavarorsón lévő, fogaskerék alakú "anyát" villamos motor forgatja egy bolygóműves áttételen keresztül, ami lent látható.  

  
  
 

Az elektromos szervónak jelentős előnyei vannak: 
- változtatható jelleg, karakterisztikája állítható; 
- precízebb úttartás és jobb manőverezési képesség; 
- könnyebben megoldható vezetékezés; 
- szerény szervizigény, az elektronika karbantartásmentes; 
- parkoláskor teljes segítség; 
- álló motor esetén is működik; 
- csak működtetés közben igényel teljesítményt; 

Nemrég megjelentek olyan - sebességhez igazodó áttételű - szervokormányok, melyekben a mechanikus áttételt u. n. hullámhajtóművekkel valósítják meg. Mielőtt egy ilyet megnéznénk, ismerkedjenek meg a hullámhajtóművekkel.

Ezek után látható, hogy ennél a megoldásnál a kormánykerékkel a rugalmas hüvelytforgatjuk, s a merev gyűrű tengelye megy a hagyományos kormánygéphez: 

A hullámgenerátortegy speciális villamos motor veszi körbe. Amikor a villamos motor nem kap áramot, a hulláhajtómű nem ad áttételt, viszont áram hatására a merev gyűrű gyorsabban vagy lassabban forog az áram irányától függően, amit a számítógép vezérel.

4. Fékezés

4.1 Féktípusok

Fékezést különféle helyekre beépített különféle szerkezetekkel lehet megvalósítani. Ezek közül természetesen a legjellegzetesebb a kerekeket közvetlenül fékező szerkezet. Ez működik üzemi fékként. A jobb oldali rajzon további fékezési lehetőségeket láthatunk, melyek azonban nem helyettesíthetik a kerékbe épített üzemi féket. Ezeknek a kiegészítő, "tartós" fékeknek főleg akkor van szerepük, amikor hosszabb ideig akarjuk megakadályozni, hogy a jármű gyorsuljon, például lejtőn. 

Magától adódik, hogy legalább egy ilyen fék minden járműben van, ez a motorfék. Felengedett gázpedál esetén a jármű mozgási energiája forgatja a motort, ami természetesen fékezi a jármű haladását. A motorfékezés hatásosságát többféleképp lehet fokozni, amire főleg dízelmotorok esetében van szükség (lásd ott). Bizonyos járművekbe (nehéz járművek, autóbusz stb.) célszerű, illetve szükséges kölön lassúmeneti féket ("retardert") is beépíteni. 

Igen gyakran találhatunk retardert a hidromechanikus sebességváltóban, de szokás önálló szerkezetként a sebváltó után, a kardántengelyek közé, illetve a differenciálmű elé beépíteni. 

A jármű mozgási energiáját az esetek többségében szilárd testek mechanikai surlódása alakítja át hővé, de lassúmeneti, tartós fékek gyakran folyadéksúrlódással vagy örvényáram-gerjesztéssel "termelik" a hőt.

A kerékfékek (üzemi fékek) kizárólag mechanikai fékek lehetnek. 
 

A surlódó felület alakja szerint (hengerfelület - sík felület) két fő típus létezik: dobfék és tárcsás, illetve tárcsafék. 

A dobfék a henger belső felületére szorított fékpofával fékez (expanziós fék, jelső ábra). A külső felületet szorító fékpofa vagy fékszalag üzemi fékként nem jöhet szóba. A tárcsa sík felületét vagy az egész kerületére feszülő tárcsák szorítják (tárcsás fék, második ábra), vagy csak egy rövid szegmensét (tárcsafék, harmadik ábra).

A negyedik ábra kombinált megoldást mutat: a tárcsafék üzemi fék, a dobfék rögzítőfék ("kézifék"). 

A dobfékekben a fékdobok nem nagy változatosságot mutatnak. Acélöntésbők készülnek,kívül kisebb-nagyobb bordákkal részben merevítés, részben hűtés céljából. Legfontosabb követelmény, hogy hőre ne vetemedjenek.

A dobfék fékpofái vonatkozásában alakra nem, de felerősítés és elrendezés vonatkozásában nagy változatossággal találkozunk. A fékpofák általában csapra vannak ültetve, melyek a kerékagyhoz erősített féktartó tárcsából állnak ki. Az elrendezésre az alábbi ábra mutat nyolc példát. Az első ábrán a két fékpofa szimmetrikusan helyezkedik el egy, vagy két kön csapra szerelve. A piros nyilakkal jelölt végükön van valamilyen feszítő szerkezet, a rugók gondoskodnak arról, hogy a szétfeszítés után a fékpofák elváljanak a fékdobtól. Minden fékpofa külső felületére súrlódó betét van szegecselve vagy ragasztva a súrlódás növelése érdekében. (Korábban azbeszt-alapú, mostanában főleg üvegrost-alapú betéteket gyártanak.) 

A betét hossza a két oldalon általában nem egyforma: a jármű eleje felé eső rövidebb a másiknál. Ennek oka az, hogy szétfeszítéskor az S surlódóerő eredője a, illetve b kartávolságra megy el a forgásközéppont mellett, ezért M nyomatékot fejt ki a fákpofákra, ami a bal oldali ("felfutó") fékpofa eredeti FB szorító erejét megnöveli ("szervohatás"), a jobb oldali ("lefutó") fékpofa FJ szorító erejét csökkenti. A fékpofákra ható nyomás azonban egyforma, ha a fékbetétek felületét (hosszát) az FB , illetve FJ erők nagyságához arányos méretűre készítjük, ami azonos élettartamot jelent a két fékbetétnek. Ugyanígy különböző méretű fékbetétek láthatók a második ábra fékpofáin, de fordított sorrendben: a jobb oldali a hosszabb! Ennek az a magyarázata, hogy a bal oldali fékpofa nem csapra támaszkodik, hanem a másiknak a végére - lengőkar és rudak segítségével. Ez azt jelenti, hogy a bal fékpofa helyzete változatlan ugyan, de mivel a másikra támaszkodik, a támaszkodó erő megnöveli a jobb fékpofa szorítását, s mivel most az is felfutó, a "szervohatás" még tovább fokozza a szorító erőt (kétszeres szervohatás). A harmadik elrendezés hasonló a másodikhoz, különbség a támaszkodó erő átviteli módjában van. Mindkettőt az is jellemzi, hogy hátramenetben is mindkét fékpofa felfutó, tehát érvényesül a kétszeres szervohatás! Az, hogy ilyenkor a fékbetétek felületi nyomásában nagy különbség van, nem érdekes: hátramenetben nagyon ritka és rövid az erőteljes fékezés. Anegyedik elrendezés viselkedése előre-menetben hasonló az előző kettőéhez (hátramenetben mindkét félpofa lefutó!). Érdekessége, hogy csak egyirányú fékező erőre van szükség, vagyis nem a fékpofák "szétfeszítésére" lesz fékezés. Az ötödik és a hatodik elrendezést két-két munkahenger jellemzi: kétkörös fékrendszerben alkalmazzák őket. Az ötödiknél mindkét fékpofára csak egyszeres szervohatás érvényesül, s ha az egyik fékkör nem működik, akkor csak egy fékpofa fékez. A hatodikra az jellemző, hogy a haladás irányától függetlenül mindkét fékpofa mindig felfutó, de csak egyszeres szervohatással, viszont az egyik fékkör kiesése esetén mindkét fékpofa tud fékezni. Haszonjárműveken fordul elő a hetedik elrendezés: legalább egy fékpofa mindig felfutó, de előremenetben két felfutó fékpofa van, az egyiken kétszeres szervohatással.

Az utolsó (nyolcadik) elrendezés már más témához vezet: a fékpofák szétszorítását egy két tagból álló mechanizmus végzi, ami mechanikai kapcsolatban van a (kézi)fékkarral: rögzítőfék. 

Egy érdekes, ritkán alkalmazott, szintén mechanikai feszítő szerkezet látható a bal oldali ábrán (azAA-val jelzett rész 90 fokkal ki van hajlítva az ábrázolhatóság érdekében). Ha a rudat kifele húzzuk (a féktartó tárcsából), akkor a két golyó szétfeszíti a fékpofákat.

Nemrég megjelent egy elektromechanikus rögzítő fék is.

Üzemi fékek esetében a szétfeszítést vagy "fékkulcs", vagy hidraulikus munkadugattyú végzi. A fékkulcs alakja sok féle lehet, itt csak kettőt láthatunk az alábbi ábrán. A fékkulcs tengelyét elvileg lehetne a rögzítőfékekhez hasonlóan mechanikai szerkezettel is elfordítani, a valóságban azonban sűrített levegővel működtetett membránkamrában állítják elő a forgató erőt. 

A harmadik ábra mutatja a hidraulikávaló való működtetés elvi vázlatát.

A korábban azbeszt-alapú, ma azbesztmentes (pl. üvegrost alapú) súrlódó betét természetesen kopik, ezért fokozatosan nő a rés a nyugalomban lévő fékpofa és a dob belső felülete között. Ez azt jelenti, hogy nő az az idő, ami a fékpedál lenyomása és a fékezés megkezdése között van, ezért előírják, hogy mekkora lehet a hézag maximális mértéke. Túlzott kopás esetén "utánállítást" kell végezni. Az alábbi ábra három megoldást mutat a kézi beállításra. A fékpofákat összehúzó rugó a fékpofa középső szakaszára szerelt excenterre húzza a fékpofát. Az excenter vagy egy "ablakba" benyúló csapként (első ábra), vagy a T keresztmetszetű fékpofa belső felületét érintő tárcsaként van kialakítva (második ábra). Ha csak ez az utánállítási lehetőség van, akkor a betét aszimetrikusan kopik: fölső vége jobban, alsó vége kevésbé (első ábra). A másik két ábrán látható szerkezet lehetővé teszi a fékpofa alsó végének a mozgatását is, egyik esetben excenter, a másik esetben "ellenmenetű" csavar forgatásával (az anyán lévő korong pereme kinyúlik a féktartó tárcsa lemezén kivágott ablakon).

A hidraulikus működtetésű fékeknél további állítási lehetőségeket is ismertetünk. Az alábbi ábrán egy hagyományos kialakítású fékpofa látható.. 

A kevésbé elterjedt tárcsás fékek hatásosságuk, viselkedésük szempontjából nem sokban különböznek a dobfékektől. 

Közülük itt csak egyet mutatunk be (jobb oldali ábra). 

Az ábrán három tárcsa látható. A két szélső tárcsa, amelyekre fékbetét van erősítve, a féktartó henger külső palástján nem tud elfordulni, de tengelyirányban el tud csúszni. 

Erre fékezéskor kerül sor: a középső tárcsa enyhe elforgatáskor a két szélső tárcsát szétfeszíti a köztük kialakított golyós ékpálya.

A tárcsafék mind kialakítása, mind tulajdonságai tekintetében jelentősen különbözik a dobféktől. A legnagyobb eltérés abban van, hogy a surlódó betét működő felülete lényegesen kisebb, mint a dobfékek fékpofáin lévőé, ami azt jelenti, hogy ugyanakkora szorító erő esetén a felületi nyomás lényegesen nagyobb. Emiatt különleges, hőálló (350...450 ^oC) anyagból készül, általában porkohászati eljárással (pl. sárgaréz reszelék + kötőanyag). 
  
  
 

Fent négy féle "szorító" megoldás látható. Az első és második, merev kengyelest (két-két dugattyúval) hamar kiszorították a csúszó-, illetve a billenőkengyeles szerkezetek, melyekben már csak egy dugattyú található. A negyedik szerkezet érdekessége, hogy a hidraulikus működtetés (üzemi fék) mellett mechanikai kapcsolattal is működtethető (rögzítő fék). 
 

A jobb hűtés érdekében a tárcsát legtöbbször üregesre készítik (jobb oldali ábra). 
  
  
 

Az utóbbi időben megjelentek az elektromos működtetésű tárcsafékek. Az egyik megoldás azon alapszik, hogy a súrlódás igyekszik magával vinni a surlódó betétet, illetve az azt tartó alkatrészt (pofát). 

Ha a pofa külső felületén ékpályát alakítunk ki, és ékpálya van a házon is, akkor az ékpálya-hatás eredményeképp a szorító erő megnő. Természetesen ügyelni kell az ékpálya szögére, nehogy önzáró legyen. 

Fékezéskor a pofát kell valamelyik irányba eltolni. 

Erre a célra hidraulikát is lehetne alkalmazni, de elektronikához kapcsolt villamos motor kedvezőbb, mivel annak a vezérlése sokkal könnyebb, és működtetése több tényező figyelembe vételével szabályozható. 

Jobb oldalon egy megvalósított szerkezet látható. 
 

E szerkezet konstruktőrei eleresztették a fantáziájukat, s elképzelhetőnek tartanak olyan kereket készíteni, amelybe nem csak villamos verzérlésű fék lesz, hanem a járművet hajtó villamos motor, az aktív felfüggesztés, valamint a villamos kormányzás szerkezete is (bal oldali ábra).......... 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
 

Végezetül néhány szót az "önálló" (nem a sebességváltóba épített) lassúmeneti (tartós) fékekről. Ezek, mint korábban említettük, folyadéksúrlódással vagy örvényáram-gerjesztéssel fékeznek (fönti ábrák). Érdemes megnézni néhány korszerű megoldást.

  A villamos tartós fék a villanyórákban látható forgó tárcsák elvén működnek - de fordított kapcsolásban: a villanyórában az örvényáram forgásra kényszeríti a tárcsát, itt a tárcsa forgatása áramot gerjeszt - ami a tárcsában rögtön rövidre záródik, s felemésztődik (hővé alakul). Az "áramtermelés" mértéke (a fékezés intenzitása) könnyen szabályozható a gerjesztés változtatásával. 

A hidraulikus tartósfék lényegében hidrodinamikus tengelykapcsoló (l. o.), melynek a "turbinakereke" a házhoz van erősítve. Vezérlése a benne lévő folyadék mennyiségének a változtatásával történik: üresen nem fékez, teljesen feltöltve maximális fékezés, ami a fordulatszámmal (a jármű sebességével) négyzetes arányban nő. (Egyébként a - hidromechanikus - sebességváltókba épített retarderek is ugyanezen az elven működnek.)

4.2 Hidraulikus fékek

4.2.1 Bevezetés

Üzemi fékezéskor a fékpedálra kifejtett erővel olajnyomást létesítünk, ami a kerekekben lévő munkadugattyú segítségével szétfeszíti a fékpofákat. 

A rendszerhez szorosan hozzátartozik egy kis villamos hálózat: fékezéskor ki kell hogy gyulladjon a "stoplámpa", ami két vörösen világító fényforrás a jármű hátulján. Ma már készítenek olyan rendszereket, melyekkel igyekszenek jobban felhívni a követő járművezetők figyelmét a fékezés megkezdéséről és intenzitásáról: az utóbbit jelezheti a fényerő erősödése, vagy sűrű villogás. 

Maga a fékezés a következő fázisokból áll (ábra alul): 

1. A pedálra kifejtett erő a főfékhenger dugattyúján (bal oldal) keresztül nyomni kezdi a rugót.

2. A rugó előfeszítésétől függő pedálerőnél a dugattyú megmozdul, s halad előre. Emiatt a dugattyú előtt nő az olaj nyomása. A nyomásnövekedés következtében a csővezeték (kis mértékben) tágulni kezd. Ezt a tágulást az ábra közepén lévő, igen erős, de elő nem feszített dugattyú modelezi. (E tágulás figyelembevétele fontos szempont lesz a fékerő-szabályozók működésének vizsgálatakor.) Ekkor a kerékben lévő fékdugattyú (az ábra jobb oldalán) még nem mozog, mivel annak rugója kicsit elő van feszítve.

3. A nyomás növekedésével előbb-utóbb megmozdul a fékdugattyú, emiatt a főfékhenger dugattyúja is gyorsabban mozog, az olajáramlás fokozódik.

4. A fékdugattyú felütközik (eltűnik a fékbetét és a henger belső palástja közötti rés). Ekkor még nincs fékezés.

5. A fékerő (a nyomás) további növekedésével a fékdugattyú növekvő erővel szorítja a fékpofát a dobhoz: fékezés!. Ettől kezdve a főfékhenger dugattyúja megint csak olyan mértékben tud mozogni, ami a csővezeték tágulásával (a középső dugattyú sülyedésével) arányos.

A működés egyes fázisai külön-külön itt. 
 

A fékdugattyú lehet kettős vagy szimpla: két vagy egy oldalra nyom attól függően, hogy milyen a fékpofák elrendezése. A tömítés sokáig karmantyús volt, de ma már az O-gyűrűs tömítés az elterjedt. A karmantyús tömítés tulajdonsága, hogy csak akkor tömít, ha olajnyomás van, ami a karmantyút kifelé szorítja a hengerpalásthoz. Ez azt jelenti, hogy amennyiben a tömítés karmantyús, akkor a rendszerben mindig szükség van bizonyos mértékű visszamaradó nyomásra. Erről a főfékhengerbe épített fenékszelep gondoskodik (l. o.).

Egyébként az ábrán látható, hogy a hengerbe két furat vezet be. Fékezéskor az alsó furaton jön be a növekvő nyomás, a fölső (lezárt) furatnak légtelenítéskor van szerepe: friss fékolaj betöltése után ezt a csavart meglazíva lehetőség van arra, hogy ott a légbuborékok távozzanak, mialatt a főfékhenger nyomogatásával olajat préselünk a rendszerbe. A légtelenítés rendkivül fontos: a légbuborékok könnyű összenyomhatósága miatt nem lehet nagy nyomást előállítani.

A lent látható kettős, illetve egyszeres fékdugattyúban már O-gyűrűs tömítés van.

.

A fékpofák ismertetésekor volt arról szó, hogy a fékdugattyúnál is van lehetőség a hézagutánállításra.

A bal oldalon látható szerkezetet az jellemzi, hogy a fékpofák csavarorsón keresztül támaszkodnak a dugattyúkra, miközben a fogazott (recés) peremű "csavaranya" elforgatásával a fékpofák szétfeszíthetők. A jobb oldali ábra olyan megoldást mutat, amelynél az utánállítás automatikusan történik: a dugattyú minden egyes kinyomásakor a vízszintes rudacska elfordítja a "vinklit", aminek a vége hozzá ér az elfordítandó "anyához". Mindaddig nem történik utánállítás, míg a vinkli végének az elmozdulása kisebb, mint egy rece mérete. A fékbetét kopása miatt ez az elmozdulás fokozatosan nő, s amikor a vinkli vége bele tud kapaszkodni a következő recébe, visszafelé haladtában egy recényit fordít az anyán.

Nézzünk meg egy ugyanezen az elven működő szerkezet működését itt és itt.

Nagyon egyszerű automatikus utánállító szerkezet látható a bal oldalon. 

A dugattyú belsejébe egy felhasított, erős dugattyúgyűrű van beszerelve, ami akkora erővel szorul be a hengerbe, amekkorát a fékpofákat visszahuzó rugó nem tud legyőzni, de a fékezéskor fellépő nyomás már igen. 

Ez azt jelenti, hogy a fékbetétek hézaga mindig a h hézag méretével arányos.

Ugyanezen elven működik a tárcsafék hézagutánállító szerkezete (lent a bal oldali ábra): a tekercsrugó mérete olyan, hogy szorosan illeszkedik a csapra: olyan nagy erő kell elcsúsztatásához, amit csak az olajnyomás tud kifejteni. 

Sokkal egyszerűbb megoldás látható a jobb oldalon: a fésüs keresztmetszetű gumikarika húzza vissza mindig egy bizonyos távolságra a dugattyút, amikor az olajnyomás megszűnik.

Egyébként a tárcsafékek esetében koránt sincs akkora jelentősége a hézagnak, mint a dobfékeknél: a surlódóbetét anyaga kibirja az enyhe érintkezést a fényes felületű tárcsával.

A főfékhenger klasszikus alakját mutatja a bal oldali ábra. Itt az oljatartály még egybe van építve a főfékhengerrel, ma inkább külön műanyag tartályt alkalmaznak, rövid csővezetékes összeköttetéssel. 

Mint látható, az olaj két helyen tud bejutni a hengerbe. Az egyik - vastagabb - furat szolgál a rendszernek olajjal való feltöltésére: mindaddig, míg - pl. légtelenítés közben - olajat kell a rendszerbe bejuttatni, a karmantyús tömítés visszacsapó szelepként maga elé engedi az olajat. A másik - vékony - furat azt akadályozza meg, hogy a nyugalmi helyzetben lévő rendszerben ne alakuljon ki túlnyomás mondjuk a napsugár hatására felmelegedő gépkocsiban, illetve ne legyen depresszió lehülés miatt. 

Ez a furat magát a fékezést gyakorlatilag nem befolyásolja, részben szűk mérete, részben a tömítéstől való kis távolsága miatt.

A henger jobb oldali végében látható az ún. fenékszelep, amire csak akkor van szükség, ha a kerekenél lévő fékdugattyú karimás tömítésű. 

A fenékszelep gondoskodik arról, hogy egy kis nyomás maradjon vissza a rendszerben a fékezés befejezése után. A fékezés megkezdésekor a kis szelep engedi át az olajat a fékvezetékbe, visszafelé viszont az egész szelep kinyilik. De ez a szelep csak addig van nyitva, amíg a csővezetékben lévő nyomás azt nyitva tudja tartani: ennek a mértéke a szelep felületétől és a rugó erejétől függ. 

A jobb oldalon egy különleges kialakítású fenékszelep látható: fékezéskor a gumiharang pereme behajlik, a fékezés befejeztekor zár, mert akkor az egész szelep elmozdul balra.

A fékkésedelem csökkentése érdekében alakították ki a kétlépcsős dugattyút.

A jobb oldalon látható szerkezet fő tulajdonsága az, hogy a fékezés első fázisában - amikor a fékekben a hézag még nem tünt el - a nagyobbik felületű dugattyújával sok olajat tud gyorsan a rendszerbe benyomni, amihez nem kell nagy nyomás, mivel csak a fékpofák viszonylag gyenge rugóját kell legyőzni.  

Amikor a hézag eltűnik, akkor már a szállítandó mennyiség nagysága eltörpül (csak a rendszer tágulását kell kielégíteni), viszont meg kell kezdeni a nyomás növelését, ami a kis felületű (hagyományos méretű) dugattyúra vár. 

Az átkapcsolást a piros szelepdugattyú hajtja végre. 

Amíg a rendszerben nincs nyomásigény, addig a kis dugattyú karmantyús tömítése maga elé engedi az olajat. 

Amikor azonban a nyomás elér egy bizonyos értéket, a szelepdugattyú becsúszik a nagy dugattyúba, s átjárást nyit a nagy felületű dugattyú által szállított olaj szabad visszaáramlásához.

A működés egyes fázisai külön-külön itt! 

A balesetbiztonságot nagy mértékben növeli, ha a kerékfékek két, egymástól független körbe vannak bekapcsolva, úgy, hogy az egyik kör meghibásodása esetén a másik kör üzemképes maradjon - még ha esetleg kissebb fékhatással is. A hiba általában szivárgás vagy gőzbuborék-képződés miatt szokott előfordulni, a csővezeték szakadása miatt ritkábban. A két kör kialakítására több féle megoldás született, melyek közül a legjellegzetesebbeket az alábbi ábra mutatja - a legolcsóbbtól a legköltségesebbikig. 

Az első kettőnél minden kerékfékben hagyományos fékpofaelrendezés van (a másodiknál előnyösebbnek tartják a csaptúlterpesztést). A harmadik és a negyedik megoldás esetén az első kerekekbe két-két fékdugattyút kell építeni, az utolsó varációban minden kerékbe.

A két körhöz természetesen olyan főfékhenger tartozik, amelyik mindkét kört - külön-külön is - ki tudja szolgálni. 

A bal oldali ábrán látható szerkezetben két dugattyú van sorba kapcsolva: a fékpedál az elsőt mozgatja, s az tolja a másodikat - normális esetben hidraulikusan, fékköre kiesése esetén felütközve a másodikra, közvetlenül. Ha a másik fékkör hibásodik meg, akkor a fékezés azok után kezdődik, miután a második dugattyú véghelyzetében felütközik. Természetesen az olajtartály is kétfelé van osztva.  

Van olyan megoldás is, amikor hagyományos főfékhenger tartozik mindkét körhöz, s közös mechanikai szerkezettel működtetik a kettőt (jobb oldali ábra). 

Itt lehetőség van arra is, hogy a statikus vagy dinamikus tengelyterhelés-változásnak megfelelően módosítsuk az első és a hátsó tengelyhez menő körben a nyomásarányokat (a görgőt kell ide vagy oda elhúzni akár kézi beavatkozással, akár automatikusan).  

Célszerű a két kör közé egy jelző szerkezetet beépíteni, amelyik figyelmezető lámpát kapcsol be, ha a két körben jelentősen eltér az olajnyomás (bal oldali ábra).

4.2.2 Szervofékek - fékszervók

.		.

- - - - - - - - - - - - - -

4.2.3 Hátsó kerekeket optimalizáló szerkezetek

 Közismert, hogy az úttest és a kerék között kifejthető maximális fékező erő a tapadási tényezőtől és a "keréknyomástól", azaz a kerékről az útfelületre ható függőleges erőtől függ. Természetesen ezek a tényezők egyazon járműnél is változnak, például a jármű terhelésétől vagy pillanatnyi üzemi állapotától függően. Ma már nagyon elterjedtek azok a szerkezetek, melyek igyekeznek minden üzemállapot mellett lehetőséget adni a maximális fékhatás elérésére, az útfelület és a kerék közötti kapcsolat - tapadás - teljes kihasználására.

E célból olyan szerkezeteket építenek be a fékkörbe, melyek gondoskodnak arról, hogy a főfékhengerben előállított olajnyomás csak az első kerekekhez menjen változatlan nagyságban, a hátsó kerekekhez menő nyomást pedig szükség szerint módosítják . 

A legegyszerűbb szerkezetek a hátrafelé menő ph nyomást korlátozzák a  pe függvényében vagy egy állandó értéken (bal oldali diagram), vagy a hátsó tengely statikus, illetve dinamikusterhelésétől (a rugó összenyomodottságától) függően nagyobb vagy kisebb értéken (jobb oldali diagram). 

Az állandó értéken korlátozó szelep elvi rajza a bal oldali ábrán látható. A főfékhengertől jövő nyomás a szelepdugattyúra lefelé fejt ki erőt. Amikor ez az erő meghaladja a beépített rugó előfeszítettségét, a dugattyú elindul lefelé, s maga mögött bezárja az "ajtót": a hátsó kerekekhez menő olajnyomás nem tud tovább nőni. 

A jobb oldali szerkezet annyiban különbözik ettől, hogy a szelepdugattyúra ható kezdő rugóerő a kerék és a kocsitest közötti távolságtól (h-tól) függ, ami a terhelés függvénye. Amikor a jármű hátsó részét megpakolják, s emiatt nő a "keréknyomás", csökken ah távolság, nő azalakú (kék) rugó előfeszítettsége, a szelep nagyobb nyomáson zár, jobban ki lehet használni a tapadásban rejlő fékezési lehetőséget. Erős fékezéskor a tömegerők miatt a jármű előre bukik, ami azt jelenti, hogy a hátsó kerekek kisebb erővel nyomják az útfelületet. Ilyenkor ez a szerkezet kisebb értéken állítja meg a nyomásnövekedést. 

A nyomás-korlátozó szelepeknél többet tudnak a nyomás-vezérlő szelepek, melyek egy bizonyos nyomásérték felett nem állítják meg a hátrfelé menő nyomás növekedését, hanem csak lelassítják. 

Ezek is két fő csoportba oszthatók aszerint, hogy a töréspont mindig ugyanannál a nyomásértékhez tartozik (bal oldali diagram), vagy a terheléstől függően változó értékekhez (jobb oldali diagram).

Ez megintcsak attól függ, hogy egy állandó előszítettségű rugó van-e beépítve a szerkezetbe, vagy egy kívülről változtatható erejű rugó.

Először az egyszerűbb, egy - állandó - töréspontú szerkezetet ismertetjük. A bal oldali ábra mutatja magát a szerkezetet, a jobb oldali ábra ennek működését.

 
Balról jön az egyre növekvő nyomású olaj a főfékhengertől, s kezdetben szabadon tovább halad jobbra, a hátsó kerekek felé. A nyomás a dugattyú A1-A2felületére erőt fejt ki a rugó ellenében. Amikor ez az erő le tudja győzni a rugó előfeszítettségét, a dugattyú elindul balra, azután felütközik a szeleptányér kúpján. Ettől kezdve a szerkezet két szélső kamrája "külön életet él". A bal oldalon folytatódó nyomásnövekedés a dugattyú A2 felületére hat, s kicsit jobbra eltolva a dugattyút, az olajnyomás egy része átterjed a jobb oldalra. Ott azért nő kisebb ütemben a nyomás, mert nagyobb felületen (A1) tudja a dugattyút  visszafelé nyomni. A fékezés befejezésekor nem csak a főfékhengertől jövő nyomás csökken, hanem a jobb oldalon, vagyis a hárafelé menő vezetékrendszerben is, de ott lassabban, olyan ütemben, ahogy a rugalmasan kitágult vezetékrendszer térfogata összehúzódik .A "fölénybe került" jobb oldali nyomás a dugattyút a szeleppel együtt elindítja balra. Amikor a bal oladali nyomás a jobb oldali alá csökken, a jobb oldali nyomás kinyitja a szelepet, minek következtében az olaj vissza tud folyni, s az alkatrészek kiinduló helyzetükbe térnek vissza. 

A bal oldali diagram diagramon az is látható, hogy hogyan alakul a hátsó kerekekhez menő nyomás akkor, ha a félig felengedett fékpedált ismét benyomjuk. Amikor először kezdtünk fékezni, az 1 "kapcsoló pontban" kezdett lassulni a hátsó kerekekhez menő nyomás növekedése. A fékezést a 2 pontig növeltük, majd csökkentettük a fékpedálra kifejett erőt: a hátsó fékkör nyomása - mint már említettük -  lassabban csökkent, mint az első fékkörben, a 2 ponttól egészen a 3 pontig, amikor is a két nyomás egyforma lett. A fékpedálra kifejtett erő további csökkentése mindkét fékkörben azonos nyomáscsökkenést eredményezett egészen a 4 pontig, de most megint növeljük a pedálerőt. Mint látható, a hátsó fékkör nyomása kezdetben ugyanolyan ütemben nő, amilyen ütemben csökkent, s csak akkor megy át az "eredeti" növekedési ütembe, amikor becsatlakozik az első fékezés egyenesébe (5 pont). 

A terheléstől függő nyomásvezérlő pontosan ugyanezen elven működik, a különbség az, hogy a dugattyúra ható rugó "ereje", s ezzel együtt a kapcsoló pont magassága a kerékterheléstől függ.

.................

Itt is a lényeg az, hogy a hátsó kerekekhez menő nyomás nagyobb felületre hat visszafelé, ezért a terheléstől függő magasságú "kapcsolópont" után lassúbb nyomásértékek alakulnak ki, vagyis lassabban nő a nyomás, mint az első kerekekhez menő vezetékben. 

Fönt jobbról jön az egyre növekvő nyomású olaj a főfékhengertől, s kezdetben szabadon tovább halad alul jobbra, a hátsó kerekek felé. A nyomás a dugattyú A1-A2 felületére erőt fejt ki a rugó ellenében. Amikor ez az erő le tudja győzni a rugó előfeszítettségét, a dugattyú elindul fölfelé, azután felütközik a szeleptányér kúpján. Ettől kezdve a szerkezet két (fölső és alsó) kamrája "külön életet él". A fönt folytatódó nyomásnövekedés a dugattyú A2felületére hat, s kicsit lefelé eltolva a dugattyút, az olajnyomás egy része átterjed az alsó térbe. Ott azért nő kisebb ütemben a nyomás, mert nagyobb felületen (A1) tudja a dugattyút  visszafelé nyomni. A fékezés befejezésekor nem csak a főfékhengertől jövő nyomás csökken, hanem az alsó térben, vagyis a hárafelé menő vezetékrendszerben is, de ott lassabban, olyan ütemben, ahogy a rugalmasan kitágult vezetékrendszer térfogata összehúzódik .A "fölénybe került" alsó nyomás a dugattyút a szeleppel együtt elindítja fölfelé. Amikor a fölső nyomás az alsó alá csökken, az alsó nyomás kinyitja a szelepet, minek következtében az olaj vissza tud folyni, s az alkatrészek kiinduló helyzetükbe térnek vissza. A váltakozó erejű fékezéskor természetesen itt is érvényesül a "hiszterízis".

Végül nézzünk meg egy nyomást szabályozó szerkezetet, amely a fékezés "eredményét" figyeli, s visszahat az olajnyomásra, éspedig külön-külön a jobb és a bal kerékhez menő nyomásra. 

A fékezés eredménye alatt itt a tömegerők változását értjük, mégpedig két tömegerőnek, a jármű lassulásából eredő hosszirányú, s jármű ívmenetéből eredő keresztirányú tömegerőnek (centrifugális erőnek). Ez utóbbi ugyanis a járművet hossztengelye körül elforgatja, megnövelve a külső kerekekre ható keréknyomást, csökkentve a belső kerekek keréknyomását. Ha tehát minden keréknél ki akarjuk használni a teljes tapadást, akkor a keréknyomások arányában kell szabályozni az oda vezető olajnyomás nagyságát.

A működés alapelvét a jobb oldali ábra szemlélteti. Legyen a p1 az a nyomás, ami a főfékpedáltól jön (s elmegy az első kerekekhez is), a p2 pedig a szabályozandó nyomás. Mint látható, a p2 függ az F erőttől: a nulla és a két dugattyú-keresztmetszet arányával fordítottan arányos érték között változhat (az utóbbi a  p1-nél természetesen nagyobb!). 

A szerkezet vázlata bal oldalon látható. A lényeg a két - előbb tárgyalt - dugattyún kívül egy "bunkós" inga, gömbi csuklón csapágyazva. A bal ábra menetirányban (előre), a másik ábra oldalról mutatja a szerkezetet (menetirány balra). 

A fékezés kezdetekor az olajnyomás minden további nélkül át tud folyni a dugattyú palástján kialakított vályúkon keresztül mindkét hátsó kerékhez. 

Egy bizonyos olajnyomás és az ennek következtében kialakuló bizonyos tehetelenségi erő elérésekor  a nyomás a dugattyúkat felemeli, a vályúk elzáródnak, a két tér egymástól elválasztódik (bal alsó ábra). 

Minél erősebben fékezünk, minél nagyobb a lassulás, annál nagyobb erő segít a felső térben lévő nyomásnak lefelé nyomni a dugattyút, a nyomás tehát ennek megfelelően ott csökken. 

Ívmenetben a két dugattyúra ható erők közül az egyik (esetünkben a jobb oldali) megnő, a másik lecsökken (ha a fékezés erősségén nem változtattunk, akkor e két erő összege változatlan marad). 

Az erők különbségével fordított arányban változik a két nyomás: a külső kereket jobban fékezzük, mint a belsőt. Ez azt jelenti, hogy a centrifugális erő miatt kifelé dűlő jármű fékezhetőségét jobban kihasználjuk.

.................... 
Összefoglalva tehát vannak:

- nyomáskorlátozók terheléstől független egy állandó törésponttal, illetve terheléstől függő változó törésponttal, 
- nyomásvezérlők terheléstől független egy állandó törésponttal, illetve terheléstől függő változó törésponttal, 
- nyomásszabályozók a fékezés intenzitásától függő változó törésponttal.

4.2.4 Blokkolásgátlás (ABS)

A hátsó kerekek fékezését befolyásoló szerkezetek között volt egy, amelyik az olajnyomást a fékezés által előidézett tömegerők alakulása szerint szabályozta. De igen elterjedtek azok a szabályozók is, melyek - függetlenül attól, hogy első vagy hátsó kerekekről van szó - a kerekek szlipjétől függően befolyásolják az olajnyomást. 

A gépjárműkerekek ismertetésekor szó volt a gumiabroncs rugalmas deformációjáról, ami lehetővé teszi, hogy fékezés közben a  kerék fordulatszáma kisebb legyen, mint a jármű sebességéből visszafelé számított ("tiszta gördüléshez" tartozó) elméleti fordulatszám. 

Ez a szlipnek nevezett jelenség annál nagyobb, minél erősebben fékezünk.  A szlip a fékezés fokozása alatt a tiszta gördüléshez tartozó 0 értéktől a blokkoláshoz tartozó 1-ig folyamatosan változik (a vasúti kerekek a tiszta gördülésből szlip nélkül mennek át csúszásba). A gumiabroncs tapadása az útfelületre azonban változik a szlip függvényében, ahogy azt a diagram mutatja. Blokkoláskor a tapadás ( j )  átvált tiszta csúszásra ( m ), ami azt is jelenti, hogy oldalirányú erő hatására a kerék gyakorlatilag ellenállás nélkül csúszhat. Az úttartás megszűnése (kormányozhatatlanság) veszélyesebb mint az, hogy a lecsökkent súrlódás miatt a fékút valamelyest megnő. Ezért fejlesztették ki a blokkolásgátló szerkezeteket. 

Működési alapelvük: amikor a kerék lassulása már veszélyesen nagy, aránytalanul nagyobb a jármű lassulásából visszafelé számított lassuláshoz képpest, akkor csökkentik a fékszerkezetre ható erőt (hidraulikus vezérlés esetén az olajnyomást). A szlip közvetlen számításához "ötödik kerékre" lenne szükség, amelyik tisztán gördül, s ennek a fordulatszámával lehetne a fékezett kerék fordulatszámát összevetni. Gyakorlatban erre nincs mód, ezért  indulnak ki a kerék lassulásából, amit esetleg összevetnek a járműnek a lassulásával, mert akkor pontosabban lehet érzékelni a blokkolási veszélyt. 

Jó példa erre a korai időkben alkalmazott mechanikus blokkolásgátló (jobb oldali ábra). A szerkezet "lelke" egy korong, ami egy csavarorsóra van szerelve. A csavarorsó együtt forog a fékezendő kerékkel (kúpkerekes kapcsolat). A korong mögött helyezkedik el egy kapcsolódugattyú, ami alaphelyzetben szabadon átengedi az olajat a főfékhengertől a kerékhez. Fékezéskor a lassulás kétféle képpen is "támadja" a korongot. Egyrészt a jármű lassulása miatt a korongra hat egy tolóerő jobbra, másrészt a csavarorsó forgásának lassulásakor a korong a tehetetlenségi nyomatéka miatt lustán csökkenti a fordulatszámát, inkább balra lecsavarodik a meneten a jobbra ható tömegerő ellenére. Ha jól méretezik a korongot és a menetemelkedést, akkor az a blokkolási veszély közelében tolja el kapcsolódugattyút, ami először elzárja a főfékhengertől jövő csatornát, majd enyhén kinyitja a visszafolyó csatornát, ami miatt először megáll a nyomásnövekedés, majd a nyomás csökkeni kezd. Ennek hatására a jármű lassulása enyhül, a korong kezd visszafelé csavarodni a csavarorsón, elzárja a visszafolyó csatornát, sőt egy kicsit kinyitja a főfékszeleptől jövő csatornát. A fékezés intenzitása megint kezd nőni, s a folyamat kezdődik elölről. Ez az ide-oda kapcsolás tart mindaddig, míg a blokkolási veszély fennáll. 

A korszerű blokkolásgátlók az elektronikát veszik igénybe. Egyrészt valamilyen érzékelővel folyamatosan mérik a kerék fordulatszámát, amiből egy számítógép ki tudja számolni a kerék lassulását. Ezt a számítógép minősíti, s ha úgy találja, hogy a lassulás túlságosan nagy (a kerék forgása közeledik a megálláshoz), akkor jelt ad egy vagy két villamos árammal működtetett szelepnek a be vagy a kikapcsolásra. A szelepek gondoskodnak arról, hogy az olajnyomás növekedése megálljon, azután kezdjen csökkenni majd ismét nőni. Ez a folyamatos ki-bekapcsolás tart mindaddig, míg a blokkolási veszély fennáll. 

A bal oldali ábrán nem túl erős fékezéskor a lila főfékszeleptől akadálytalanul jut be az olaj a szabályozó szelepen keresztül a fék munkahengerébe. A kerék fordulatszámát, majd abból a kerék lassulását a számítógép a kerék tengelyére szerelt fogazott tárcsa által szolgáltatott impulzusának gyakoriságából folyamatosan kiszámítja. Amikor a lassulás kezd veszélyes lenni, a számítógép áramot küld a piros szelep tekecsébe. A mágneses erőtér a szelepet lerántja, így az megnyitja az olaj útját a szabályozó szelep kapcsoló dugattyújához. 
A szabályozó dugattyú elindul balra. Először ülésére engedi a kis szelepet, elzárva az utat a főfékszelep felöl. 

A számítógép ekkor még nem érzékeli azt, hogy a kerék lassulása megállt volna, ezért a kapcsoló dugattyú tovább halad balra, növelve a "beszorult" olaj által kitöltött tér nagyságát. A következmény: az olaj nyomása csökkenni kezd, a fékezés mértéke enyhül, a kerék gyorsulni kezd. 

Ekkor a számítógép egy pillanatra felemeli a piros szelepet, a nyomás a kapcsoló dugattyúban kissé csökken, a kapcsoló dugattyú jobbra elmozdulva növeli a nyomást a fék munkahengerében: a kerék lassulni kezd. 

Ez a folyamatos ki-bekapcsolás tart mindaddig, míg a blokkolási veszély fennáll. 

Természetesen az érzékelőből és a szabályozó dugattyúból több darabra van szükség. 

Minél többet építenek be egy járműbe, annál tökéletesebb lesz a blokkolásgátlás - és annál többe kerül a jármű. 

A bal oldali ábra a legegyszerűbb változat mutatja: egy átlósan kötött kétkörös fékrendszerben mindössze két érzékelő, s két szabályozó látható (a rajzon a mágneses szelep és a kapcsoló dugattyú egybe van építve).

A rajz csak a hidraulikát mutatja, amihez természetesen villamos hálózat is tartozik, benne a legfontosabb: egy számítógép (ami persze nem csak a fékrendszert szolgálhatja ki).

Az érzékelők és a szabályozók száma és elrendezése nagy változatosságot mutat. 

Ábránkon négy átlósan kötött, s négy első-hátsó körből álló elrendezés látható. 

A b megoldáshoz annyi megjegyzést, hogy ha négy érzékelő van benne, akkor a számítógép annak a keréknek a lassulsát veszi figyelembe, amelyik közelebb van a blokkolás határához.

Ezek után további rendszereket is nézzünk meg. Nagyon egyszerű és nagyon szellemes az a szerkezet, amelyikben mindössze egyetlen mozgó alkatrész van.

A fékezés kezdetekor az olajnyomás itt is minden további nélkül eljut a kerekekig. Amikor a számítógép úgy érzékeli, hogy a fékezés megközelítette a blokkolás határát, a tekercsbe áramot küld. A dugattyú elindul jobbra. Először ráengedi a szelepet az ülésére: ezután akárhogy is erőlteti a gépkocsivezető a fékpedál nyomását, az olajnyomás a fékhengerben nem nő. Sőt, a tekercs tovább húzza jobbra a dugattyút, megnövelve a lezárt tér térfogatát, ezért ott csökkenni kezd a nyomás. A következő pillanatban az áram kikapcsol, a dugattyút az erős rugó balra tolja, előtte a nyomás ismét nőni kezd. 

Ez a folyamatos ki-bekapcsolás tart mindaddig, míg a blokkolási veszély fennáll. 

  
  
 

A jobb oldalon látható a szerkezet folyamatos működés közben. 
  
  
  
 

A következő szerkezet érdekessége, hogy szabályozás közben az olaj a fékhengerből periódikusan egy rugóval kitámasztott "pufferdugattyú" hengerébe jut, majd onnan vissza a kerékhengerbe. 

A blokkolásgátlás folyamata természetesen itt is azzal kezdődik, hogy a számítógép a tekercsbe küldött árammal a vezérlő dugattyút felemeli annyira, hogy az a főfékpedáltól jövő olaj útját elzárja. 

Ekkor kezdődik a szabályozás:szükség szerinti szaporasággal fel-le ugrál a dugattyú, folyamatosan csökkentve-növelve az olajnyomást a fékhengerben, mint ahogy az látható a következő ábrán.  
  
 

A szerkezethez tartozik még egy villamos motorral hajtott szivattyú is, mely gondoskodik arról, hogy a szabályozási folyamat befejeztével az "puffer-ágba" jutó olaj visszamenjen a fő ágba. 

Az utolsóként bemutatott szerkezet meglehetősen hasonlít az előzőhöz. A fő különbség, hogy két vezérlő dugattyúja van. Az egyik (az alsó) végzi a főfékhenger felöl jövő vezeték elzárását, illetve nyitogatását, a másik (a fölső) nyitogatja az olaj útját visszafelé, a tartályba. 
 
Itt is van villamos motorral hajtott szívattyú, ami folyamatosan feltöltve tartja a fő vezetéket.

Ma már motorkerékpárokhoz is gyártanak ABS-rendszert.

4.2.5 Menetbiztonság

Az első szerkezet a menetbiztonság növelésére a blokkolásgátló (ABS) volt, ami ma már a legtöbb esetben az alapfelszereléshez tartozik.

Mint tudjuk, a blokkolásgátló a kerekek szögsebesség-lassulását figyelik, s csökkentik a fékezés intenzitását mindaddig, míg a jármű ki nem kerül a veszélyes helyzetből. Kézenfekvő volt, hogy a szögsebesség-változás figyelése akkor is hasznos lehet, ha nem a lassulás, hanem a hajtott kerekeknek a gyorsulása túl nagy, mivel hogy akkor a kerék kipörög. A kipörgés ugyanolyan veszélyes, mint a blokkolás: a kerék nem tapad az útfelületre, bármely irányba csúszhat, kisodródhat, súlyos balesetet okozva. 

A kipörgésgátló (ASR) nem csak a balesetveszélyt csökkenti, de lehetővé teszi a sima indulást és az optimális gyorsulást. A kipörgésgátló csak akkor tudja a kerekekhez menő hajtó nyomatékot szabályozni, csökkenteni, ha a motor bovden-huzal helyett elektronikus gázpedállal (E-Gáz) van felszerelve. A kipörgésgátlót gombnyomással ki lehet kapcsolni, például hólánc alkalmazása esetén.

A legújabb elektronikus menetstabilizáló program (ESP) tulajdonsága, hogy a számítógép a nem hajtott kerekekről kapott jelekből értékeli a jármű sebességét és gyorsulását, keresztgyorsulását, a kanyar kívánt és tényleges mértékét, a hajtott kerekek szlipjét is. Szükség esetén beavatkozik a fékrendszerbe vagy a motorrendszerbe, figyelembe véve, hogy az autó alul- vagy túlkormányzott-e: fékezi a belső, illetve a külső íven haladó hátsó vagy első kerekeket, szükség esetén beavatkozik a sebességváltó vezérlésébe is.

Van még egy jó tulajdonsága: észleli az akadályokat, például egy elébe hajtó, egy lassan haladó, vagy álló gépkocsit anélkül, hogy stabilitását vesztené (ACDIS): 

Ezt a három rendszert ma már közös programba építik be:

A hegymenet asszisztens (HHC) a menetstabilizálót egészíti ki, lehetővé téve, hogy az emelkedőn álló autó ne kezdjen gurulni a lejtő irányába a fékpedál elengedésekor, két másodpercig még fékezve az autót.

Ugyancsak a menetstabilizálót egészíti ki a féktárcsaszárító rendszer (RBS), amelyik esős időben 70 km/óra sebesség felett három kilométerenként egy pillanatra hozzáérinti a fékbetétet a féktárcsához.

Fékasszisztens (BAS), amely a fékpedál gyors lenyomására akkor is maximális fékerővel lassít, ha a fékpedált nem nyomják ütközésig, sőt már akkor közelíti a fékbetéteket a tárcsákhoz, ha hirtelen engedik fel a gázpedált. Ilyenkor a vészvillogó is bekapcsol, figyelmezetve a jármű mögött jövőket.

Az elektronikus differenciálzár (EDS) akkor hasznos, amikor az egyik hajtott kerék mondjuk jégen vagy sárban felpörög, akkor az automatikusan bekapcsolódó differenciálzár gondoskodik arról, hogy a másik kerékkel el lehessen indulni.

A gumiabroncsnyomás-figyelő rendszer (RKA) egy figyelmeztető lámpa bekapcsolásával jelez, ha bármelyik abroncsban a nyomás lecsökken.

Ezen rendszerek összekapcsolásával, és további új rendszerek kidolgozásával a menetbifile:///D:/MUNKA/Internet/lezo-benti/szerkezettan/futomuvek/fek/fekszabalyozok/menetbiztonsag/menetbiztonsag.htmlg még tovább növelhető:

4.3 Légfék

4.3.1 Bevezetés

Az első gépkocsikban a fékeket mechanikusan (karokkal, rudazatokkal) működtették. Később elterjedt a hidraulikus működtetés. Mindkét rendszerre jellemző volt, hogy a fékezéshez szükséges erőt a gépkocsi vezetőjének kellett kifejtenie, ezért aztán különböző szervoberendezéseket fejlesztettek ki a gépkocsivezető kímélése - és a balesetbiztonság növelése - érdekében.

A 20-as években kezdték gépkocsikban is alkalmazni a - vasúti járművekben már használt - légfékrendszert, ami már nem igényel erőkifejtést a gépkocsi vezetőjétől. (Az más kérdés, hogy a fékpedálra továbbra is kell erőt kifejteni, éspedig a fékezés mértékével arányos nagyságút, hogy a gépkocsivezető "érezze" a féket. Az ember biológiai sajátossága, hogy akkor tud finoman vezérelni valamit a kezével vagy a lábával, ha az elmozdulással arányosan erőnövekedést érez.) 

Igazában a 30-as években terjedt el az idők során tökéletesített lékfék, ami  az 50-es évekig lényegében nem sokat változott. 

A fejlődés a fékhatás növekedését, a fékerő - terheléstől, lassulástól stb. függő - dinamikus szabályozását eredményezte. A legújabb fejlesztési irányt az elektromosság, illetve az elektronika bevonulása jellemzi, ami lehetővé teszi, hogy a fékrendszer a jármű egyéb szerkezeteivel (kormány!) összhangban működjön.

A sűrítettlevegő-ellátás rendszerével már megismerkedtünk a Kocsitest fejezetben. Most rátérünk a fékezést szolgáló, fékezést végrehajtó rendszerekre.

Először vizsgáljuk meg a szóló gépes kocsi légfékrendszerét, azután pedig a pótkocsifékezés rendszerét. 

Hosszú évtizedeken keresztül meglehetősen kevés szerelvényből állt a rendszer: főfékszelep (1) és  membránkamra (munkadugattyú), aminek a rúdja forgatta a fékkulcsot. A bal oldalon látható elrendezés egy fejlettebb megoldást mutat: már kézifék-szelep (2) is megtalálható benne, s a hátsó kerekek fékkulcsát rugóerő-tárolós szerkezet (4) működteti. 

Az utóbbinak az a lényege, hogy a fékezéshez szükséges erőt egy erős rugó szolgáltatja, amit a kamrába bepréselt sűrített levegő tart összenyomott helyzetben. Fékezéskor a sűrített levegőből kell kiengedni, hogy a rugó erőt fejthessen ki a fékkulcsra.

Már a hidraulikus vezérlésű fékeknél volt arról szó, hogy a fékút rövidítése érdekében lehetőleg minden keréknél ki kell használni a tapadás legnagyobb szélső értékét, vagyis az egyes kerekekhez közvetített fékező erő (olaj-, illetve esetünkben levegőnyomás) igazodjon a keréknyomáshoz. Ezért a légfékrendszerekben is megjelentek a fékerő-szabályozók legkülönbözőbb típusai.

A jobb oldali ábrán automatikus fékerő-szabályozó (7) van beépítve a rendszerbe, ami figyelembe veszi a pillanatnyi kerékterhelést. 

Természetesen a fékerőszabályozókból is sokféle létezik. 

A következő (lent látható) rendszer jellemzője, hogy a hátsó kerekek fékezéséhez szükséges levegőt nem kell a gépjármű elejétől hátra vezetni, ami jelentős késlekedéssel jár, mivel a fékkamra dugattyújának, illetve membránjának előre való tolásához sok levegőre van szükség. 

Itt a hátrafelé menő vezeték nem közvetlenül a hátsó kerekek fékkamráihoz megy, hanem egy ún. relészelephez (5), ami közel van a hátsó tengelyhez, és egy közelében lévő másik légtartályból - rövid úton - bocsájtja be be a levegőt a fékkamrába. (A relészelep működtetéséhez kevés levegő hátravezetésére van szükség.) A mellette lévő ábrán mind a fékerőszabályozó (7), mind a relészelep (5) együtt látható.

Az eddig ismertetett rendszerek fő jellemzője az, hogy mindegyik egy fékkörrel rendelkezik. 

A korszerű gépjárművekben azonban ma már szinte elengedhetetlen a két fékkör. 

A bal oldali ábrán a fölső kör végzi a hátsó tengely fékezését, s ugyanoda szolgál a kézifék is (rugóerőtárolós fékkamra 4). 

Hátsó kerekekről lévén szó, mind az üzemi fék, mind a kézifék relészelepen (5, illetve 6) keresztül juttatja be, illetve ki a levegőt a fékkamrákba, illetve fékkamrákból. 

Innen természetesen nem hiányozhat valamilyen fékerőszabályozó (7) sem.

Térjünk rá a pótkocsi fékezésére.

A légfékes pótkocsi valamivel később jelent meg, mint a légfékes gépeskocsi. Először a hosszú évtizedeken át alkalmazott egyvezetékű rendszerrel ismerkedjünk meg. 

A gépeskocsin a fő szerepet az ún. fordítószelep (10) játszotta, aminek az volt a feladata, hogy nyomás alatt tartsa a pótkocsi felé menő vezetékben a nyomást, de fékezéskor azt csökkentse olyan ütemben, amilyen mértékben a gépes kocsi fékkamráiban nő a nyomás, azaz fordított írányban változtassa a pótkocsiba menő levegő nyomását. 

A pótkocsin egy olyan szelep (11) volt, ami engedte az ottani tartályt feltölteni, majd arra várt, hogy a gépes kocsitól jövő vezetékben csökkenjen a nyomás. Ezt észlelve, a tartályból levegőt küldött a pótkocsi kerekeinél lévő fékkamrákba, azaz fékezte a pótkocsit. 

A pótkocsi fékkamráiban a nyomás-növekedés arányos volt az összekötő vezetékben észlelt nyomás-eséssel. Ez azt is jelenti, hogy ha a pótkocsi leszakadt a gépes kocsiról, azaz az összekötő vezetékben teljesen megszűnt a nyomás, a pótkocsi automatikusan befékeződött.

A mai korszerű járművek pótkocsijához két vezeték megy: az egyik szolgál a pótkocsi tartályának a feltöltésére (s mellesleg a leszakadt pótkocsi automatikus befékezésére), a másik az üzemi fékezésre. (Előfordul hárovezetékű rendszer is.)

A bal oldali ábra még egykörös fékrendszert mutat, de már két vezetékkel a pótkocsi felé. 

A gépeskocsin egy relészelep (8) gondoskodik arról, hogy levegőt küldjön a pótkocsi felé, amikor a főfékszeleppel (1) fékezni kezdünk. Az "okos" relészelep a a fékezés kezdetekor forszírozott ütemben növeli a nyomást a pótkocsi felé menő vezetében, hogy a hosszú vezeték ellenére gyorsabban reagáljon a pótkocsi fékező rendszere. 

A pótkocsin lévő szelep alsó része teljesen úgy működik, mint a főfékszelep. A különbség csak abban van, hogy a dugattyút nem pedállal, nem mechanikai erővel nyomjuk lefelé, hanem a dugattyú fölé beküldött levegő nyomja.

Végezetül bemutatunk példaképpen egy korszerű, kétfékkörös gépeskocsihoz kapcsolt kétvezetékes pótkocsifékezési rendszer elvi felépítését.

Itt is meg kell jegyezni, hogy mind a gépeskocsin lévő kapcsoló szelepnek (9), mind a pótkocsi fékező szelepének (13) a karakterisztikája olyan, hogy a fékezés első fázisában sietteti a nyomás növekedését a pótkocsi fékkamráiban.

Az egyvezetékes pótkocsifékező rendszer negatív nyomásszabályozású volt: a gépeskocsit a pókocsival összekötő vezetékben a nyomás zárva tartotta a pótkocsiban lévő fékező szelepet, s akkorkezdőrött a pótkocsi fékezése, amikor az összekötő vezetékben csökkeni kezdett a nyomás. A fékezés mértéke a nyomáscsökkenéssel volt arányos.

Az alábbi ábra egy ún. fordítószelepet mutat, ami átengedi a levegőt a pótkocsiban lévő tartályba, majd fékezéskor csökkenti az összekötő vezetékben lévő nyomást. A bal oldali ábra azt a fázist mutatja, amikor már nyomás van a vezetékben. Ez akkor jött létre, amikor a rugó még lenyomva tartotta a dugattyút, s így a gépeskocsi tartályából be tudott lépni a levegő. 

Fékezéskor a főfékszelepből jövő nyomás kezdi felemelni a fordítószelep dugattyúját, így az lehetővé teszi a levegő kiáramlását az összekötő vezetékből. Természetesen csak annyi levegő áramlik ki, illetve csak annyira csökken le a nyomás az összekötő vezetékben, amekkora a főfékszelepből érkezőt ellensúlyozni tudja. A dugattyún mindig három erő tart egyensúlyt: a rugóerő lefelé, a két kamrában lévő nyomás együttes nyomóereje fölfelé. Amikor az egyik nyomás nagysága változik, a másik nyomás is változik ellenkező előjellel. 

A következő szerkezetet az jellemzi, hogy egybe van építve a főfékszelep és a fordítószelep. Amikor még nincs a szelep a tartályra rákötve, sem az A, sem a Btérben nincs nyomás. A tartállyal létesített kapcsolat következtében az A térben ugyanúgy kialakul egy bizonyos nyomás, mint az előzőtipus esetében. Ilyenkor az mind a két (5 és 6) szelep zárva van, a 4-es dugattyú továbbra is felemelt helyzetben maradt, a 2-es dugattyú viszont a 6 szeleppel együtt felemelkedett annyira, hogy a szelep záródjon.  
 
Fékezéskor a pedállal a zöld kar P pontját húzzuk fölfelé. A rugók úgy vannak előfeszítve, hogy először a 2-es dugattyú mozdul meg, megnyitva a lehetőséget a levegő kiáramlásának az A térből (és az összekötő vezetékből). Ez azt jelenti, hogy a pótkocsi hamarább kap jelet a fékezésre, mint a gépeskocsi. Ideális az lenne, ha mindig a pótkocsi kezdene fékezni előbb, vagy legalább is ne sokkal később. A P pont további emelkedésével a 4-es dugattyú is megmozdul: lefelé haladva kezdi beereszteni a levegőt a tartályból a fékkamrákba, megkezdődik a gépes kocsi fékezése is. A továbbiakban ugyanaz a folyamat játszódik le az A és a  Btérben, mint a fenti fordítószelepben, illetve mint a korábban tárgyalt főfékszelepben. 

A fordítószelep a pótkocsiban lévő pótkocsi-fékező szeleppel működik együtt, aminek szintén sok típusa ismert. A példaként bemutatott szerkezet membrános kivitelű. A gépeskocsiból balról érkező levegő először föltölti a tartályt a 3-as szelepen keresztül, de sűrített levegővel telik meg mind az A, mind a B tér. Fékezéskor az A térben csökken a nyomás, emiatt a membrán felemelkedik, s az kinyitja a 4 szelepet. A C térbe beáramló levegő eljut a fékkamrákba, de egyúttal az alsó membránt is igyekszik lefelé nyomni. Itt is kialakul az egyensúly: amennyivel csökken a nyomás az A térben, annyival nő a C  térben. Az egyensúly akkor is fennmarad, amikor csökkentjük a fékezés mértékét: az A térben növekvő nyomáshoz a C  térben csökkenő nyomás tartozik, mert ilyenkor a membránok lefelé hajlanak be, s levegő tud kiáramolni a fékkamrából. 

 
Természetesen, ha az A térben teljesen megszűnik a nyomás, pl. leszakad a gépeskocsiról, a pótkocsi befékeződik. De néha szükség lehet a magára hagyott, s befékezett pótkocsi elvontatására. Ezt a 2-es dugattyú teszi lehetővé. Újjal benyomva kinyitja a 3 szelepet, s nyomás alá kerül az A tér, a fék old. A benyomott 2dugattyú megmarad benyomott állapotban, mert lezárja az összeköttetést az A tér és a szabad levegő között. Ugyanis a dugattyúban lévő csatornán keresztül maga a dugattyú is felülről nyomás alá kerül. Az ismételt befékezéshez a 2 dugattyút ki kell húzni, de az automatikusan kiugrik, amikor a pótkocsit rákapcsolják a gépes kocsira: a dugattyú keresztmetszetei úgy vannak méretezve, hogy a gépeskocsiból jövő nyomás le tudja győzni a tartálynyomást.

Ma már csak kétvezetékes pótkocsifékezést alkalmaznak: az egyik vezeték szolgál a pótkocsi tartályának töltésére (a pótkocsi leszakadása esetén annak befékezésére), a másik vezetéken érkezik az a nyomás, ami működteti a pótkocsiban lévő fékezőszelepet. Az alábbi ábrán baloldalt látható az egykörösfékrendszerrel rendelkező gépeskocsin lévő pótkocsifék-vezérlő szelep, ami tulajdonképpen egy relészelep, amelyik a főfékszeleptől érkező nyomással arányos nyomású levegőt küld a pótkocsiba. A fékezés kezdeti stádiumában a a főfékszelepből jövő levegő igen nagy felületen nyomja fölfelé a barna dugattyút: egyrészt közvetlenül hatva rá, másrész közvetve, a lila dugattyú segítségével. A lila dugattyú ugyanis egy rugón keresztül a barna dugattyúra támaszkodik, annak adja át a levegő nyomásából származó erőt. Amikor a barna dugattyú annyira felemelkedik, hogy ki tudja nyitni a fölötte lévő szelepet, megkezdődik a levegő beáramlása a barna dugattyú fölé - és a pótkocsiba menő vezetékben. Mivel ennek a nyomásnak sokkal kisebb felület áll rendelkezésre, mint a főfékszeleptől jövő nyomásnak, az egyensúlykövetelmények következtében ez a nyomás sokkal gyorsabban nő, mint az alulról ható nyomás. Ez azt jelenti, hogy a fékezés kezdeti szakaszában sietteti a pótkocsi fékezését. Később azonban a lila dugattyú felütközik a házon, nem tudja folytatni a rugó összenyomását: a további nyomásnövekedés közel 1:1 arányú lesz, ami a normális fékezéshez kell. 

A pótkocsin lévő fékezőszelep fölső része a feltöltődés után állandó nyomáson van (kivéve a pótkocsi-leszakadás esetét). A szelep alsó része megegyezik a hagyományos főfékszeleppel azzal a különbséggel, hogy a dugattyúfelületek különbözősége miatt itt is a vezérlő nyomásnál gyorsabban nő a nyomás a fékkamrákban.

 
Az egyes fázisok külön-külön láthatók itt!

Végül ismerkedjünk meg a kétkörös gépeskocsihoz tartozó kétvezetékes pótkocsifékezés számtalan variációinak egyikével. Lent látható a koplett felépítés.

Először nézzük a gépeskocsin lévő vezérlőszelepet. Mint látható, három főrészből áll. Legfölül a kézifék működtetést veszi figyelembe, a középső rész működteti az alsó részben lévő vezérlőszelepet még akkor is, ha a két kör valamelyike meghibásodik.

A fékezés első stádiumában mindkét kör nyomása egymástól függetlenül hat a piros dugattyúra, a p1 közvetlenül, a p2 egy rugón keresztül, de a px nyomás csak egyszeres felületen tud velük egyensúlyt tartani, vagyis gyorsabban nő, mint a főfékszeleptől jövő nyomás. Amikor azonban a rugó annyira összenyomódik, hogy az 1 és a 2 dugattyú összeér, attól kezdve a dugattyúpárosra alulról, illetve fölülről ható nyomás egymást semlegesíti, a további nyomásnövekedés "normális" ütemű. Egyébként enneka két dugattyúnak fontos szerepe van, amikor a p1 nyomás kimarad levegőhiánymiatt. Ilyenkor a p2  rögtön lenyomja ütközésig a fölső dugattyút, tehát az a kör működni tud. A p2 kimaradása esetén a p1 hagyományos módon működteti a szelepet.  

Az alábbi ábra további három fázist mutat. Az első a kézifékezést, a második az első fékkör, a harmadik a másik fékkör meghibásodását:

A potkocsin lévő fékezőszelep kialakítása is olyan, ami a fékhatás gyors kifejlődését előmozdítja. Amikor balról megérkezik a fékező nyomás, az nagy felületen tudja a dugattyút lenyomni, de a zöld szelep kinyitása utáni kezdeti nyomás csak kisebb felületen tud vele egyensúlyt tartani, tehát gyorsabban nő. Egy bizonyos nyomás elérése után azonban kinyit a jobb szélső kis visszacsapó szelep, s attól kezdve a fékkamrában kialakult nyomás ugyanakkora felületen hat a dugattyúra, mint a gépeskocsiról érkező nyomás, beáll a "normális" ütem. A másik kis visszacsapószelep akkor nyílik, amikor a levegőt kiengedjük a fékkamrákból.

Folyt köv.

Harmadik rész: motor