Automobilové brzdy: velký comeback bubnů se blíží

  • Nejrozšířenějším druhem brzdy od automobilů až po letadla je kotoučová brzda

  • Regenerativní brzdy jsou schopny energii z brzdění převést na energii elektrickou

  • Automobilky předpovídají brzkou renesanci bubnových brzd

Brzda jakožto nejdůležitější článek aktivní bezpečnosti jakéhokoliv pohyblivého zařízení je lidstvu v různých podobách známa už po staletí. Jak fungují brzdy používané v automobilech? A mohou se ve 21. století vůbec ještě nějak vyvíjet?

V automobilech na kolech nejčastěji vídáme třecí brzdy – snižují rychlost vozu třením pevné části připevněné k rámu vozu o část pohyblivou spojenou s kolem vozidla. Kinetická energie je přeměněna pomocí tření na teplo, které pak odchází z brzd do okolního prostředí.

Jako první systém specificky vyvinutý pro auta se uplatnila bubnová brzda. Tu si patentoval Louis Renault už v roce 1902. To, co vidíme pohledem skrz disk kola, je právě buben. Ten se otáčí spolu s kolem. Na buben zevnitř po obvodu doléhají brzdové segmenty, které nerotují. Od šedesátých let jsou součástí zařízení samonastavitelné pakny, díky nimž je brzdný účinek během životnosti brzdy stále stejný. Nevýhodou je problematický odvod tepla kvůli uzavřené konstrukci, v jehož důsledku brzy dochází k tzv. vadnutí – slábnutí brzdného účinku vlivem přehřátí. Výhod však mají bubny hned několik – jsou servisně nenáročné, díky velké třecí ploše nedochází při běžném používání k výraznému opotřebení a jsou i poměrně levné na výrobu. Taktéž je velmi snadné adaptovat je pro použití jako parkovací (ruční) brzdy – stačí vedle rozpěrného válečku od hydraulického ovládání brzd přidat páku pro mechanické ovládání.

Pohled do vnitřku bubnové brzdy. V horní části je rozpěrný mechnismus s vratnou pružinou.

Uzavřená konstrukce bubnů se překvapivě stala jejich důležitou výhodou pro budoucnost. Při brzdění z nich totiž neuniká do okolního prostředí takové množství mikroskopických prachových částic jako z brzd kotoučových. Ty tudíž výrazně méně znečišťují vzduch, který dýcháme. V automobilkách jim proto předpovídají renesanci. Nejnověji třeba u Škody Scala se počítá s jejich širokým nasazením na zadní nápravě, samozřejmě s ohledem na výkon vozu (podle konstruktérů Škody by neměl být problém až do výkonu zhruba 150 koní) a stupeň výbavy.

Jak funguje pohon všech kol? Existuje 6 různých koncepcí

Kotoučová brzda je nejrozšířenější druh brzdy od automobilů až po letadla. Kotouče z šedé litiny jsou z obou stran obklopeny kompozitovými destičkami, jež leží ve třmenech. Destičky jsou ke kotouči přitlačovány pístky, na které působí pod tlakem brzdová kapalina. Jejich konstrukce je tak v zásadě podobná brzdě jízdního kola. Díky otevřené konstrukci kotoučová brzda mnohem snáz odolává vadnutí. Chladí se totiž přímo kontaktem kotoučů s okolním prostředím.

R5_cut-_2154
Závodní brzdy z Fabie R5, to je tak trochu „jinej gang“. Zvládají teploty přes 700 °C a kvůli vyšší odolnosti nejsou vrtané. Průměr kotoučů se liší dle potřeby, pro asfaltové soutěže jsou větší (355 mm), pro šotolinové mají průměr 300 milimetrů.

Z fyzikálních příčin je vyšší brzdný výkon potřebný na předních brzdách vozu. Z toho důvodu jsou přední brzdy aut dnes vždy kotoučové, často vnitřně chlazené. Takový kotouč sestává ze dvou třecích povrchů, mezi nimiž jsou kanálky pro odvod tepla. Také pístků je na předních brzdách zpravidla více. U sportovních vozů běžně i tři a více párů a kotouče mohou být drážkované či vrtané. Zde však není hlavním motivem odvod tepla, nýbrž plynů, které se při intenzivním brzdění odpařují z destiček. Naopak vzadu si většina vozů vystačí s plnými nevětranými kotouči či s bubnovými brzdami.

Nevýhod mají kotoučové brzdy hned několik – kvůli otevřené konstrukci snáze podléhají vnějším vlivům, při brzdění se z nich šíří malé částečky obložení do vzduchu a výrobně také nejsou zrovna nejlevnější. Jejich bezkonkurenční brzdný výkon však toto všechno vyváží. Výhodou také je, že při pravidelném brzdění mají kotouče i obložení samočisticí efekt.

Mezi velkosériová osobní auta přivedl kotoučové brzdy, tak jako spoustu dalších novinek, Citroën se svým modelem DS. Zároveň podobně jako později např. Alfa Romeo u modelu 75 umístil kotouče mimo kola k diferenciálu pro snížení neodpružené hmotnosti. Zde jsou však brzdy hůře servisně přístupné a také nejsou ideálně chlazené, a proto se od tohoto řešení nakonec ustoupilo.

1798
Karbon-keramické kotouče odolávají mnohem vyšším teplotám. Jsou tedy výrazně méně náchylné k vadnutí při častém intenzivním brzdění
63ZEro0
Závodní monoposty Formule 1 používají exotické materiály, kde kotouče i destičky jsou z uhlík-uhlíkového laminátu

Na rozdíl od konvenčních brzd, které veškerou kinetickou energii přemění na odpadní teplo, regenerativní brzdy jsou schopny energii z brzdění převést na energii elektrickou, která může být použita k pohonu periferií nebo posléze k pohonu vozu samotného. Nejčastěji se uplatňuje u hybridních vozů či elektromobilů, kde jsou kola přímo spojena s elektromotorem, který se při zpomalování přepne do funkce generátoru. V tomto režimu tedy generátor odebírá energii pohybujícího se vozu a ukládá ji do baterií elektromobilu nebo hybridního systému k pozdějšímu využití. Rekuperovat ale dnes umí i reverzibilní alternátory, které u tzv. mikrohybriních vozů používají energii z brzdění například pro startování agregátu při aktivovaném systému stop-start.

Řízení brzd

V běžných situacích řidič snadno ovládne brzdy sám. Avšak při krizové situaci či při zhoršených povětrnostních podmínkách je možné pomocí podpůrných systémů ovládat brzdy lépe než řidič.

Z letadel si do aut našel cestu systém ABS (poprvé ve voze Jensen FF mechanický systém převzatý přímo z letadel), následně se objevila jeho elektronická nadstavba v podobě kontroly trakce přibrzďováním jednotlivých kol TCS, rozdělovač brzdného účinku EBD až po systém řízení stability vozu ESP.

Selektivní katalytická redukce (SCR): Jak funguje systém, který umožňuje dieselům přežít

Všichni tito pomocníci jsou ve většině situací natolik užiteční, že se stali povinnou součástí standardní výbavy všech nových vozů nejen na evropském trhu. Relativní novinkou je brake-by-wire – brzdění přes kabel, známé z formule 1 nebo z Mercedesu jako systém SBC. Při tomto řešení je zrušena mechanická vazba mezi pedálem a kotouči, k ovládání dochází čistě elektronickou cestou. Masového uplatnění tento systém zatím nedošel, avšak to se může díky spolupráci se systémy na úsporu energie brzy změnit.

Brzdy sportovních vozů

Konstrukce sportovních brzdových systémů je v zásadě obdobná jako v běžném autě. Rozdíl dělají rozměry a použité materiály. Jako drahý příplatek se u sportovních vozů objevují karbon-keramické kotouče. Proti ocelovým nemají vyšší koeficient tření, jejich výhoda spočívá v odolávání mnohem vyšším teplotám. Jsou tedy výrazně méně náchylné k vadnutí při častém intenzivním brzdění.

U formulí jsou brzdy ovládány elektronicky z důvodu kooperace se systémem rekuperace energie KERS. Konstrukčně se sportovní vozy odlišují použitím pevných třmenů místo klasických plovoucích. Pístky tak na kotouč působí z obou stran, zatímco u klasických osobních automobilů je pístek jen na jedné straně. Z druhé strany destička na kotouč doléhá vlivem reakční síly od stlačení destičky u pístku.

David Štěpán

Automobilové brzdy: velký comeback bubnů se blíží
Ohodnoťte tento článek!
3.11 (62.24%) 170 hlas/ů

24 KOMENTÁŘE

  1. “Výhod však mají bubny hned několik – jsou servisně nenáročné”
    Jako fakt? Zkoušel autor někdy měnit pakny?, samostav? nebo prasátko které teče?
    Že ve většině případů je nejvíce práce stím ten buben vůbec sundat, protože se pakničky chytají za rantlík, který se tam za dobu používání vytvořil, povolit pružiny, nebo je zpátky napnout…Zlaté kotouče, kde člověk povolí 2 šrouby, sundá třmen a vyjme destičky..
    Joo pravda na starém nissanu, bůh ví co je to tehdá ve vývoji napadlo, byl kotouč nalisován mezi 2 kónická ložiska, takže byl potřeba stahovák a ke každému kotouči objednat 2 ložiska, protože to nepřežila, ale jinak je kotouč uchycen na pár šroubech.

      • Pakny ani tak né jako zarezlý samostav nebo zpuchřelé, sáknoucí prasátko.
        Jde o to, že ten buben za boha nejde sundat, protože se po čase buben vybrousí a zůstane tam rantlík, za který se chytají pakny, pokud se snažíš buben sundat.

    • jo bubnová brzda je fakt shit doslova hrůza jak technicky vždy zabírá jen hodní část obvodu pakny a nej humus jsou kotučovobubnové zadní brzdy např peugeot nebo další super stupid udělátko elektronická ruční brzda fakt někdy zírám co se plodí v CADU 😀

    • na Golfu 3 Variant, nejde sundat buben taky lehce, vždy musíš sundat z ložisek a potom při montáži opět doštelovat vůli kuželového ložiska. Kde udělali soudruzi z NDR chybu?

      • Nevím jak u nových ale tuším, že je to klasika. aby jsi sundal buben musíš sundat závlačku, pojistku, vyšroubovat matku, schodit kuželové ložisko a stáhnout buben (nějak).

  2. Pan David Štěpán napsal populárně naučný popis brzdných systémů automobilů, a to tak, že fundovaně v daném omezeném rozsahu. Ta výtka čtenářů s detailním popisem, že bubnové brzdy nejsou servisně jednoduší, ale sedí. Takže díky, a hlavně. že se debata obešla bez sprosťáren.

  3. přidám nějaké informace když najdete chvilku mrkněte na netu na pána jménem JOSEF SOUSEDÍK Valašský edison možná vám to změní názor na to co mohlo být a proč kolem jsou technické věci k ničemu

    • přesně tak každé kolo si brzdí samo jak chce podle opotřebení je to fakt hrůza ještě to udělaj z hliníku jak na ladě a pak to krasně bude praskat i když tam dají ocelové vyztužení tak to bude jen náročnější u kotoučové brzdy je funkce jasná jediný problém je obvodová rychlost u středu disku je tam prostě největší teplota stačí se podívat jak brzdí vlak pakna je vnější asi tak tam je obvodová rychlost v pořádku po celé ploše

      • Můžete prosím rozvést trochu tu železniční brzdu? Moc mě to zajímá. Ona se totiž špalíková brzda používala dřív díky jednoduchosti a nízkým rychlostem jízdy. Pro vysoké rychlosti je povolena jen kotoučová brzda. Proto mě zajímá vaše teorie o železniční brzdě.

  4. a nej běs jsou bubny co mají v sobě instalovány válečkové ložiska např seat to je fakt úspora materiálu k funkčnosti kotoučová brzda vyhrává na celé čáře

  5. Jako první auto jsem měl Škodu 1000MB, která měla “bubny” vpředu i vzadu. Pomud se brzdilo rozumně a přerušovaně, vydrželo obložení hodně. Ale problém nastal, pokud se do bubnů dostala voda. Např. přo brodění vyšší vodou při povodni. Ty brzdy pak nebrzdily vůbec, dokud voda neodtekla, což byl problém, pritože štěrbina mezi bubnem a štítem, který nese brzdové ústrojí – prasátko, pakny a na zadku i páku pro ruční brzdu, byla velice úzká, takže několik kilometrů se jelo s nefunkčními brzdami. Pokud s tím nikdo nepočítal, tak to byla velice nebezpečná vlastnost. S kotoučovými se to stát nemůže, ty ztrácejí efekt jen při brzdění pod vodou, když se však dostanou mimo tento živel, během několika sekund jsou opět plně funkční.

  6. Přijde mi to legrační, spíš ale k pláči, jak se na jednu stranu prodražují auta různými kujvítky pseudobezpečnostními a pseudoekologickými a jak se šetří na zcela nepravém místě.

    Všechny brzdy kotoučové měla v 70. letech už poslední Tatra 603 a samozřejmě 613. Za standard mi to připadlo i u nejednoho auta z 90. let. Jen u jedničkové ovečky i ve výbavě elegance byly na přelomu tisíciletí vzadu bubny. A jak vidno, pokrok směrem dozadu se boleslavsko-skopčáckému neštěstí zase vrací.

    Bubnové brzdy budiž retro srandou u historických aut obdobě jako ruční sytič či možnost startovat klikou. Ne však u vozidel moderních, tím spíš, když nejeden imbe-il, ehm řidič je sto místo brzdění motorem a jen krátkodobého přibrzdění brzdou jet z táhlého kopce s vyhozeným kvaltem a stojíc na brzdě… Nebyla by lepší osvěta než pokrok směrem vzad?

  7. řádně udržovaná bubnová brzda vydrží i 300 tisíc km. to že na ni každej kašle je chyba uživatele. ne brzdy.

  8. Posral bych se smíchy z debilního článku a ještě z debilnějších opileckých žvástů místních machrů přes šlajfy. Běžte do prdele.

  9. Na novém autě bych si osobně za bubny vzadu klidně připlatil. Mám rád jednoduchost a spolehlivost. A bubny spolehlivé JSOU !

  10. čím víc pohyblivých dílů tím víc poruch.
    kotoučovky vedou na první čáře.
    provozní náklady a výroba destiček taky podstatně jednodušší.
    mě u bicyklu přesvědčoval prodejce na pákový brzdy ne to je na prd ráfek je pak
    ojetej na hadry a hrozí destrukce ráfku.

  11. Bubnové brzdy jsou na autě katastrofa, s kotoučema vepředu nikdy problém s bubnama vzadu stále, každé 2 roky na technické problém, nedostatečný brzdný účinek, nestojnoměrný brzdný účinek, tekouci prase (každé dva roky minimálně jedno), zatuhlý samostav (po roce se to díky tomu prachu nehne) a to nemluvím o tom jak na ho*no se to sundává. Bubny jsem měnil často jako kotouče. Takže dražší a nespolehlivěší. Čistě z mé zkušenosti. Bubny už nikdy.

  12. Na obrázku k článku je uvedena bubnová brzda, zřejmě pro přední hnací nápravu. Tedy štít s ložisky pro polosu. Má tzv.samostav vymezení vůle čelistí (paken) jedné z klasických koncepcí. Takový, že po znečištění a korozi přestane fungovat. Ruční nastavování mělo výhodu v jednoduchosti a po uvolnění šlo buben přes hranu lépe sundat.
    Náběžná čelist bubnové brzdy, se pak opotřebovává cca dvakrát rychleji, než ta druhá úběžná. (Exoticky mohou být i tři). Zde bych čekal, že tato brzda bude již tzv.dvouklíčová, se dvěma brzdovými válečky (prasátky) a dvojnásobnou účinností. Ty válečky dnes bývají i hliníkové s problematickou korozí. Válečky, aby se vešly, mají menší průměr než u brzd kotoučových a tedy i účinnost brzdy je menší a to i pro menší hydraulický převod.
    Lze jen obtížně říci, který druh brzdy je jednoduší a levnější. Bubnová je lépe krytá před okolím, ale i otěr hůře vypadává, kotoučová pak vyniká brzdným účinkem.
    Zdar a hlavně slušně: zetpekle

PŘIDAT KOMENTÁŘ: