Ajoneuvojen ajonvakautusjärjestelmät

Abstract

Tämä kandidaatintyö käsittelee ajoneuvojen ajonvakautusjärjestelmiä tutkimalla aiheeseen liittyvää kirjallisuutta. Työssä tarkastelu kohdistuu yleisempiin polttomoottorikäyttöisissä ajoneuvoissa käytettyihin ajonvakautusjärjestelmiin kuten lukkiutumattomat jarrut, vetoluistonhallintajärjestelmät ja elektroniset ajonvakautusjärjestelmät. Näistä järjestelmistä esitetään niiden yleiset toimintaperiaatteet ja rakenteet sekä kunkin järjestelmän toimintaan liittyvää ajoneuvon dynamiikkaa. Järjestelmistä esitetään niiden toimintaa eräissä tyypillisissä ajotilanteissa ja sen vaikutusta ajoneuvon hallintaan. Lisäksi työssä käsitellään myös ajonvakautusjärjestelmien ja niiden rakenneratkaisujen kehitystä.

Ensimmäisiä ajoneuvoihin kehitettyjä ajonvakautusjärjestelmiä ovat 1970-luvun lopulla yleistyneet lukkiutumattomat jarrujärjestelmät, jotka hallitsevat ajoneuvon renkaiden pituussuuntaista luistoa jarrutuksen aikana. Vetoluistonhallintajärjestelmät rajoittavat renkaiden pituussuuntaista luistoa ajoneuvon kiihdytyksen aikana rajoittamalla moottorin tuottamaa vääntömomenttia ja jarruttamalla luistavaa rengasta. Elektroniset ajonvakautusjärjestelmät hallitsevat ajoneuvon sivuttaissuuntaista liikettä ja rotaatioliikettä pystyakselin suhteen. Ajoneuvojen elektronisesti ohjattujen alijärjestelmien yleistyminen on johtanut ajonvakautusjärjestelmien siirtymään yksittäisistä laitteista laajempaan järjestelmäkokonaisuuteen, jossa yksi ohjausyksikkö hallitsee useampaa alijärjestelmää. Ajonvakautusjärjestelmiä ja niiden kehitystä on syytä tutkia myös muissa voimalinjaratkaisuissa, jotta niiden tulevaisuuden näkymiä ja kehityssuuntaa voidaan määrittää tarkemmin.

This bachelor’s thesis covers stability management systems for vehicles by researching literature related to the subject. The focus of this thesis is the most frequently used stability management systems in internal combustion engine vehicles, such as anti-lock brakes, traction control and electronic stability control systems. This thesis presents the overall operating principle and structure of the studied systems. Additionally, the vehicle dynamics related to the operation of each studied stability management system are presented. The operational principles of the systems and their impact on the vehicle control are demonstrated in some typical scenarios. The thesis also reviews the development of stability management systems and their structural solutions.

The first stability management systems developed for vehicles are the anti-lock braking systems that became common in the late 1970s. These systems control the longitudinal slip of the vehicles tires during braking. Traction control systems limit the longitudinal slip of the tires during vehicle acceleration by reducing the torque produced by the engine and by braking the slipping tire. Electronic stability management systems control the lateral movement of the vehicle as well as rotational movement around the vertical axis. As electronically controlled subsystems in vehicles became more common the stability management systems transitioned from individual devices to extensive systems, where one control unit controls several subsystems. Stability management systems and their development should also be studied in other powertrain solutions so that their prospects and development direction can be determined more precisely.