Struktura

Brzdy

BRZDY

Brzdy slouží v motorovém vozidle ke zpomalování, přibrzďování až do zastavení a zajišťování vozidla proti rozjetí při zaparkování. Jejich princip spočívá v tření rotující části a brzdicího členu, čímž se pohybová energie přeměňuje v teplo. V osobních automobilech se používají brzdy hydraulické a z hlediska bezpečnosti silničního provozu jsou vždy konstruované jako dva nezávislé brzdové okruhy.

Rozdělení brzd podle typu

  • Provozní brzda: V případě potřeby zajišťuje snížení rychlosti vozidla nebo jeho úplné zastavení. Vozidlo přitom musí držet stopu. Provozní brzda se ovládá plynule nohou a působí na všechna kola.

  • Parkovací brzda: Slouží k zajištění zaparkovaného vozidla proti rozjetí, a to i na skloněné jízdní dráze. Je ovládána zpravidla ruční pákou, případně nožním pedálem, a přenos ovládací síly musí být z bezpečnostních důvodů řešen mechanicky (lankem, táhlem, apod.). Parkovací brzda působí jen na kola jedné nápravy.

  • Nouzová brzda: Při poruchách provozní brzdy plní její úkoly, ale zpravidla s nižším účinkem. Nemusí být řešena jako nezávislá třetí brzda, postačuje nezávislý okruh dvouokruhového brzdového systému nebo stupňovatelná parkovací brzda.

Hydraulické brzdy

  • Hydraulický brzdový systém se skládá z brzdového pedálu (1), posilovače brzdné síly (2), hlavního brzdového válce s nádobkou (3), brzdového potrubí, omezovače brzdného tlaku (4) a vlastních brzd přední (5) a zadní nápravy (6).

                     obrazek

1 - brzdový pedál ; 2 - podtlakový posilovač brzd ; 3 - hlavní brzdový válec ; 4 - omezovač brzdného tlaku ; 5 - kotoučová brzda ; 6 - bubnová brzda

Obr. 1: Dvouokruhové hydraulické brzdy

 

  • Činnost hydraulických brzd: Princip přenosu síly je založen na Pascalově zákonu. Řidič působí na brzdový pedál, který tlačí na píst hlavního válce a tato síla vytváří tlak kapaliny, který se šíří do celého brzdového systému. Vytvořený tlak kapaliny způsobuje v brzdových ústrojích jednotlivých kol potřebné přítlačné síly. Hydraulické brzdy pracují s tlakem až 180 bar, což umožňuje použít malé rozměry komponentů brzdového systému. Protože kapalina je prakticky nestlačitelná a vůle brzd jsou malé, probíhá nárůst tlaku rychle a brzdy mají rychlou odezvu. Nastane-li u jednoho brzdového okruhu porucha, lze vozidlo ještě zabrzdit druhým nezávislým okruhem.

  • Brzdová kapalina: Hlavním úkolem brzdové kapaliny je přenášet brzdnou sílu od hlavního brzdového válce k brzdovým mechanismům jednotlivých kol. Kromě toho brzdová kapalina maže a chrání před korozí jednotlivé části hydraulického systému. Brzdová kapalina je velmi zatěžovaná a jsou na ni kladeny i vysoké nároky, především na konstantní viskozitu a co nejvyšší bod varu, aby se zabránilo vzniku parních bublin. V praxi běžně používané kapaliny s označením DOT 3, DOT 4 a DOT 5.1 na glykolové bázi jsou hydroskopické, to znamená, že na sebe vážou vlhkost z okolí. Voda obsažená v systému pak snižuje bod varu. Proto se provádí kontrola kvality brzdové kapaliny a na základě výsledků se určuje její výměna.

  • Varianty zapojení brzdových okruhů

    • zapojení II (přední náprava – zadní náprava)

        obrazek

Obr. 2: Zapojení II

 

  • zapojení X (diagonální)

        obrazek

Obr. 3: Zapojení X

      

  • zapojení LL (trojúhelníkové)

       obrazek

Obr. 4: Zapojení LL

      

  • zapojení HI (čtyři – dvě)

      obrazek

Obr. 5: Zapojení HI

 

  • zapojení HH (čtyři – čtyři)

      obrazek

Obr. 6: Zapojení HH

 

Konstrukce a činnost hlavního brzdového válce

  • Pro dva nezávislé brzdové okruhy je potřebný dvouokruhový hlavní válec. Ten je pak ovládán brzdovým pedálem přes posilovač brzdné síly.

  • Dvouokruhový hlavní válec obsahuje dva za sebou uspořádané písty – píst s tlačnou tyčí a plovoucí píst. Písty vytvářejí v tělese válce dva oddělené tlakové prostory.

obrazek

Obr. 7: Hlavní brzdový válec

 

  • Klidová poloha: Pružiny tlačí písty proti jejich dorazu. Primární manžeta na pístu s tlačnou tyčí uvolňuje vyrovnávací otvor a plovoucí píst se opírá vpředu o dorazový kolík. Centrální ventil se otevře přiléhajícím kolíkem centrálního ventilu a přebírá funkci vyrovnávacího otvoru. Oba pracovní otvory jsou spojeny s vyrovnávací nádobkou.

  • Sešlápnutí brzdy: Při brzdění přejede primární manžeta na pístu s tlačnou tyčí vyrovnávací otvor a utěsní tak tlakový prostor. Plovoucí píst je nyní brzdovou kapalinou mírně posunut dopředu. Kolík centrálního ventilu se oddálí od dorazového kolíku a uzavře centrální ventil. V obou brzdových okruzích se nyní zvyšuje tlak.

obrazek

Obr. 8: Sešlápnutí brzdy

 

  • Uvolnění brzdy: Po odbrzdění zatlačí tlak kapaliny plus pružiny pístů písty nazpět do výchozí pozice. Primární manžeta na pístu s tlačnou tyčí opět odkryje vyrovnávací otvor, doplní se brzdová kapalina, otevře se centrální ventil, tlak v obou tlakových prostorech se rychle sníží a brzdy se uvolní.

  • Výpadek prvního okruhu: Píst s tlačnou tyčí se dostane až na plovoucí píst a mechanicky ho tlačí dopředu. Druhý okruh pak funguje zcela normálně.

obrazek

Obr. 9: Výpadek prvního okruhu

 

  • Výpadek druhého okruhu: Plovoucí píst se pod tlakem kapaliny z prvního okruhu posune úplně dopředu a opře se o dno válce. Poté již první okruh funguje zcela normálně.

obrazek

Obr. 10: Výpadek druhého okruhu

 

Rozdělení brzd podle konstrukce 

                                                                                                                                                                    

  • Bubnová brzda: Dnešní osobní automobily používají bubnovou brzdu jen pro brzdění zadní nápravy. U bubnové brzdy dochází ke tření brzdových čelistí o vnitřní funkční plochu brzdového bubnu. Brzdový buben je pevně upevněn na náboji kola a otáčí se s ním. Brzdové čelisti, brzdový váleček, rozpěrná páka, přidržovací a vratné pružiny jsou umístěny na štítu brzdy. Ten je upevněn na čepu nebo mostu zadní nápravy a je v klidu. Při brzdění se brzdové čelisti svým obložením přitlačí na funkční plochu brzdového bubnu a vytvoří potřebné tření. Roztažení brzdových čelistí může provést provozní brzda pomocí brzdového válečku nebo parkovací brzda pomocí lanovodu a rozpěrné páky. Opotřebením se zvětšuje vůle mezi brzdovými čelistmi a brzdovým bubnem a tím se prodlužuje i mrtvý chod brzdového pedálu. Seřízení minimální potřebné vůle se provádí manuálně v rámci údržby nebo během provozu dochází k automatickému seřizování pomocí samostavitelného mechanismu. Možnosti seřizování jsou dány konstrukcí konkrétní bubnové brzdy.

           obrazek                                                                                                                                                                                   

1 - brzdový buben ; 2 - brzdové čelisti s obložením ; 3 - brzdový váleček ; 4 - přidržovací a vratné pružiny ; 5 - rozpěrná páka

Obr. 11: Bubnová brzda

 

  • Kotoučová brzda: Používá se pro brzdění přední i zadní nápravy a stejně jako bubnová brzda pracuje na principu tření. Nehybnou část kotoučové brzdy tvoří pevný nebo plovoucí třmen s brzdovými písty a brzdovými deskami. Pohyblivou částí je brzdový kotouč spojený s kolem. Při brzdění se brzdové desky přitlačí na brzdový kotouč, sevřou ho a vytvoří potřebné tření. Pohyb brzdových desek aktivuje provozní brzda pomocí brzdových pístů nebo parkovací brzda pomocí lanovodu a mechanického převodu v brzdovém třmenu (zadní kotoučová brzda). U kotoučové brzdy se během provozu neprovádí žádné seřizování vlivem. Opotřebení třecích ploch se kompenzuje zcela automaticky a správná vůle mezi brzdovými deskami a brzdovým kotoučem se udržuje samočinně pomocí deformace těsnícího kroužku. Ten se při brzdění elasticky zdeformuje a po odbrzdění, když se vrací do svého původního tvaru, vrátí sebou i písty, a tak zajistí minimální potřebnou vůli, která činí cca 0,15mm.

obrazek                                                                                     

1 - brzdový kotouč ; 2 - brzdové desky ; 3 - plovoucí třmen ; 4 - odvzdušňovací šroub ; 5 - brzdová hadička ; 6 - senzor opotřebení

Obr. 12: Kotoučová brzda

 

obrazek  

a) - pevný třmen ; b) - plovoucí třmen ; 1 - brzdový kotouč ; 2 - třmen ; 3 - brzdový píst ; 4 - brzdová kapalina ; 5 - brzdové desky

Obr. 13: Pevný a plovoucí třmen

 

obrazek

Obr. 14: Kotoučová zadní brzda

 

Omezovač brzdného tlaku

  • Úkolem tohoto zařízení je omezení brzdného tlaku pro zadní kola tak, aby u vozidel s motorem vpředu a lehkou zádí, která je navíc z fyzikálního hlediska při brzdění odlehčena, nedošlo k zablokování kol a následnému smyku. Jedná se zpravidla o čistě mechanický prvek brzdového systému. Bývá umístěn mezi rameny zadní nápravy, těleso omezovače je přiděláno ke karoserii a ventily omezovače jsou ovládané od ramen zadní nápravy pomocí táhel. Omezovač brzdného tlaku tedy reguluje poměr brzdných síl mezi přední a zadní nápravou v závislosti na zatížení vozidla.

obrazek

Obr. 15: Omezovač brzdného tlaku

 

Konstrukce a činnost podtlakového posilovače brzd

  • Podtlakový posilovač brzd je umístěn mezi pedálem a hlavním brzdovým válcem. Pracuje na principu podtlaku, který odebírá ze sacího potrubí u zážehových motorů nebo z mechanicky poháněného vakuového čerpadla u vznětových motorů. Posilovač tedy funguje pouze na běžicím motoru a po jeho vypnutí ještě asi 2 až 3 šlápnutí, než se vyčerpá naakumulovaný podtlak.

obrazek

Obr. 16: Podtlakový posilovač brzd

 

  • Klidová poloha: Podtlaková a pracovní komora jsou propojeny odsávacím kanálem, v obou komorách posilovače je tedy stejný podtlak a na pracovní píst nepůsobí žádná síla.

  • Částečné brzdění: Při sešlápnutí pedálu se posune dopředu pístnice pedálu spolu s vložkou ventilu. Vložka deformuje reakční kotouč a tlačí na táhlo ovládající hlavní brzdový válec. Malou štěrbinou mezi vložkou ventilu a membránou vnikne do pracovní komory určité množství vzduchu z okolí. Pružina tlačící na membránu uzavře odsávací kanál spojující podtlakovou a pracovní komoru posilovače. Deformovaný reakční kotouč tlačí zpět na vložku ventilu, čímž štěrbinu uzavře. Výsledkem je, že v pracovní komoře je část vzduchu, kdežto v podtlakové komoře působí podtlak od motoru. Rozdíl tlaků působí na pracovní píst a posouvá ho směrem k hlavnímu brzdovému válci, tím vzniká částečný posilující účinek.

obrazek

Obr. 17: Částečné brzdění

 

  • Plné brzdění: Při plné ovládací síle na pedál jsou pístnice pedálu a vložka ventilu posunuty až do krajní polohy, což znamená, že i když reakční kotouč tlačí zpět na vložku ventilu, tak štěrbina mezi vložkou ventilu a membránou zůstává stále otevřená a umožňuje neomezený průtok okolního vzduchu do pracovní komory. Rozdíly tlaků a tedy i síla na pracovní píst jsou tímto maximální a vzniká tak plný posilující účinek.

obrazek

Obr. 18: Plné brzdění

 

Protiblokovací systém (ABS)

  • Úkolem protiblokovacího systému (ABS) je regulovat v průběhu brzdění brzdný tlak na jednotlivých kolech podle jejich přilnavosti k vozovce tak, aby se zamezilo jejich zablokování. Důvodem je bezpečnost silničního provozu, neboť pouze valicí se kola jsou řiditelná a mohou přenášet boční vodicí síly.

  • Protiblokovací systém (ABS) se skládá z následujících komponentů

    • snímače otáček kol s impulzními kroužky

    • elektronická řídicí jednotka ABS

    • magnetické ventily (akční členy)

  • Podle počtu regulačních kanálů a snímačů rozlišujeme

    • 4-kanálový systém: 4 snímače otáček, zapojení brzdových okruhů II nebo X ; každé kolo je řízeno samostatně

    • 3-kanálový systém: 3 nebo 4 snímače otáček, zapojení brzdových okruhů II ; přední kola jsou řízena samostatně a zadní kola společně podle principu Select-low, což znamená, že kolo s menší přilnavostí k vozovce určuje společný brzdný tlak

  • Většina brzdných procesů se odehrává s malým prokluzem a systém ABS tedy není aktivní. Teprve při silném brzdění, při kterém dochází k většímu prokluzu, se aktivuje protiblokovací systém a zamezuje zablokování kol. Od rychlosti vozidla cca 6 km/h se systém ABS vypíná, aby vozidlo mohlo zastavit. Elektronická řídicí jednotka neustále monitoruje díky snímačům otáček zrychlení nebo zpomalení každého kola. Pokud má některé kolo při brzdění sklon k blokování a překračuje naprogramovaný prokluz, tak řídicí jednotka rozezná tento stav, přepne magnetický ventil daného kola do režimu udržení tlaku a brzdný tlak kola tak zůstane konstantní. Zvýši-li se přesto prokluz kola a tedy i sklon k zablokování, přepne se magnetický ventil do režimu snížení tlaku a kolo se začne opět volně otáčet. Jakmile se sníží prokluz na určitou hodnotu, přepne se magnetický ventil do režimu zvýšení tlaku a brzdný tlak kola se zpátky zvýší. Tento regulační cyklus se opakuje s frekvencí cca 10x za sekundu, a probíhá tak dlouho, dokud je brzda sešlápnuta a rychlost vozidla je vyšší než zmiňovaných 6 km/h.

  • Systém ABS se zpětným čerpáním v uzavřeném okruhu: U tohoto procesu regulace odtéká brzdová kapalina v režimu snížení tlaku do tlakového zásobníku a běžící čerpadlo ji přečerpá zpět do příslušného brzdového okruhu hlavního brzdového válce.

  • Systém ABS se zpětným čerpáním v otevřeném okruhu: U tohoto procesu regulace odtéká kapalina v režimu snížení tlaku zpět do nádobky a odtud ji čerpadlo přečerpá do příslušného brzdového okruhu.

obrazek

Obr. 19: ABS Bosch MK 20

 

  • Při poruše protiblokovacího systému se rozsvítí varovná kontrolka ABS na přístrojové desce a brzdy vozidla fungují zcela normálně jako standardní brzdová soustava bez protiblokovacího systému.

 

Zdroje

  • GSCHEIDLE, Rolf.  Příručka pro automechanika. 3. vyd. Praha: Sobotáles, 2007, 688 s. ISBN: 978-80-86706-17-7.

Obrázky:

 

Praktická ukázka

1. Diagnostika házivosti brzdových kotoučů (ukázka zde).

Otestuj se

Test zde.

Logolink