Ako sa brzdy učia brzdiť

Brzdy sú najdôležitejším bezpečnostným prvkom vozidla. Berieme ich ako samozrejmosť, ale sú na ne kladené nesmierne nároky. Pozrite sa bližšie na detaily ich vývoja aj fungovania.

7. 4. 2022 ŠKODA SVET INOVÁCIE & TECHNOLÓGIE

Šliapnite na brzdu a auto začne spomaľovať. V závislosti od intenzity zošliapnutia brzdy spomaľuje viac alebo menej, a to až do úplného zastavenia. Zdá sa to byť jednoduché a po celé desaťročia je to vlastne stále rovnaké. Napriek tomu, že do väčšiny systémov vozidiel čoraz výraznejšie vstupuje elektronika, ostáva mechanická časť brzdového systému v zásade rovnaká. Klasické kotúčové alebo bubnové brzdy dnes nájdeme v každom aute a vždy fungujú v podstate rovnako.

Kontrola práce bŕzd je práca pre značkový servis. Po zime môžu byť brzdy zanesené nečistotami z posypaných ciest.

Lenže to, čo vyzerá byť samozrejmé, skrýva veľa zložitých detailov. „Na funkčnosť bŕzd je kladené množstvo nárokov, ktoré z konštrukcie brzdy robia nesmierne náročnú a komplexnú záležitosť,“ hovorí Michal Klofec, koordinátor vývoja brzdových systémov a ovládania bŕzd v oddelení technického vývoja ŠKODA AUTO. Základné požiadavky sú samozrejme bezpečnostné. Brzdy musia vozidlo na určitej vzdialenosti definovanej zákonnými predpismi bezpečne zastaviť, a to aj v prípade čiastočných výpadkov systému.

Niekto má rád ostré, niekto nežnejšie brzdy

„Požiadavky zákonných predpisov s prehľadom spĺňame, ale snažíme sa dosiahnuť viac. Súčasná ŠKODA OCTAVIA napríklad pri brzdení zo 100 km/h na nulu zastaví na 33 až 34 metroch, čo je vynikajúci výkon,“ vysvetľuje Klofec. Takáto krátka brzdná dráha je podľa neho aj zásluhou moderných pneumatík, ktoré na vozovku dokážu preniesť brzdný účinok.

Na to, aby sa šoférovi s brzdou dobre narábalo, mal vozidlo vždy pod kontrolou a nebol rušený žiadnymi vedľajšími prejavmi, treba splniť nielen legislatívne povinnosti, ale aj ďalšiu skupinu kritérií a požiadaviek na konštrukciu brzdy. „Od bŕzd očakáva každý niečo trochu iné. Niektorí šoféri majú radi ostrý nástup, iní zasa trochu menej razancie,“ vysvetľuje odborník na problematiku bŕzd. Vyladenie bŕzd je vždy určitým kompromisom, v rámci ktorého experti okrem vodiča zohľadňujú aj celú posádku. Pre jej pohodlie je potrebné všetko vyladiť tak, aby mal brzdný účinok prirodzený priebeh odozvy.

Ako sa k brzde správať a ako ju servisovať?

Aj keď fungujú brzdy v princípe desiatky rokov rovnako, postupom času sa stávajú čoraz zložitejšími. To tiež znamená, že na šoférov kladú určité nároky z hľadiska starostlivosti. Ak opomenieme fakt, že každý vodič brzdy opotrebováva o niečo inak (ten, kto viac brzdí motorom, ich šetrí), radí Klofec napríklad ochranu bŕzd pred koróziou. „Podmienky sú rôzne a nie vždy môžeme brzdu pri jazde vysušiť, no existujú aj situácie, keď to ide: typicky napríklad po umytí automobilu. Vtedy je dobré krátkou jazdou s rôznymi príležitosťami na spomalenie brzdy zahriať a vysušiť,“ nabáda inžinier. Pri dlhých zjazdoch z kopca predĺži životnosť bŕzd už spomínané brzdenie motorom a v krízových situáciách expert radí nebáť sa na brzdu šliapnuť skutočne naplno. „Plný účinok zabezpečí najkratšiu možnú brzdnú dráhu a o zvyšok sa postarajú brzdové regulačné systémy ABS a ESP,“ vysvetľuje.

Majiteľov moderných automobilov varuje pred svojpomocným servisom bŕzd. „To rozhodne nemôžem odporúčať. Rizík, že sa pri tak zásadnom bezpečnostnom prvku niečo pokazí, je veľmi veľa,“ hovorí Klofec. Pri autách s elektronickou parkovacou brzdou je dokonca potrebné diagnostické servisné vybavenie.

Pre automobilku ŠKODA sú preto v tomto ohľade okrem bezpečnosti dôležité aj ďalšie parametre. „Prvým je dávkovateľnosť brzdy, teda to, aby intenzita brzdného účinku v závislosti od intenzity zošliapnutia brzdového pedála plynule rástla, aby bol pocit z ovládania brzdy pre šoféra príjemný,“ vraví Klofec. Druhou požiadavkou je to, aby mali všetky vozidlá ŠKODA podobnú charakteristiku správania bŕzd. „Chceme, aby ste sa pri presadnutí z malého modelu ako FABIA napríklad do veľkého SUV KODIAQ cítili ako doma,“ podotýka Michal Klofec.

Pocit z ovládania brzdy musí byť príjemný vo všetkých modeloch značky ŠKODA – ako napríklad tu v SUV ŠKODA ENYAQ SPORTLINE iV.

Brzdy nesmú svojim správaním šoféra prekvapiť v žiadnej situácii a za všetkých okolností by mali fungovať rovnako. Napríklad pri jazde na hrboľatom povrchu nemôže prísť k tomu, že by sa od seba brzdné prvky vzdialili a šofér tak pri zošliapnutí pedála šliapol takpovediac do prázdna. Okrem týchto požiadaviek správania a bezpečnostných požiadaviek (kam patrí aj absolvovanie testu vädnutia bŕzd opakovaným brzdením, horský zjazd alebo test funkčnosti stabilizačného systému ESP) dnes konštruktérov legislatíva obmedzuje napríklad vo využívaní určitých materiálov. Tabu sú azbest, čpavok, olovo, kadmium a najnovšie aj meď.

Ako funguje parkovacia brzda?

Takzvaná „ručná brzda“ je vlastne doplnkom bežnej brzdovej sústavy a dnes v podstate funguje dvomi možnými spôsobmi. Tým klasickým je ovládanie pákou, ktorá prostredníctvom tiahla zatiahne brzdové lano. To (pri kotúčových brzdách) cez špeciálny prevod slimačím mechanizmom vysunie piest brzdového strmeňa a doštičky pritlačí ku kotúču. Po uvoľnení lanka sa doštičky vrátia do pôvodnej polohy. Pri bubnovej brzde to funguje podobne.

Moderným trendom je elektronické ovládanie parkovacej brzdy. Tu príde stlačením tlačidla (alebo iným impulzom) k tomu, že sila elektromotora vysunie piest cez špeciálnu malú prevodovku, ktorá okrem iného obsahuje aj slimačí prevod.

V návrhu brzdy zohrávajú svoju rolu rôzne parametre vozidla – jeho hmotnosť, veľkosť kolies alebo výkon motora. Brzdu je vždy potrebné skonštruovať tak, aby bola nielen funkčná, ale aj ekonomická. A dôležitý je aj akustický komfort. Pískajúce brzdy sú pre posádku jedným z najnepríjemnejších rušivých prvkov. „Nikdy sa tomu nedokážeme úplne vyhnúť. Prevádzkových podmienok a situácií, ktorým môže byť brzda vystavená, je aj vzhľadom k stavu brzdy a aktuálnej fázy životnosti v podstate nekonečné množstvo. Ale snaha eliminovať nežiaduce zvuky je dôležitou súčasťou našej práce,“ približuje vývojár ŠKODA AUTO.

Funkčnosť ručnej brzdy sa testuje aj na nájazdovom svahu skúšobného polygónu.

Nielen boj proti pískaniu

Práve na boji proti pískaniu sa dá ukázať, akou komplexnou záležitosťou je vývoj bŕzd. Brzda navrhnutá podľa parametrov pre dané vozidlo vznikne najskôr ako prototyp. Následne sa testuje na skúšobných stavoch, ktoré môžu odhaliť určitú náchylnosť k pískaniu. Potom sa všetko overuje v praxi. Napriek zažitej predstave totiž pískanie brzdy nemusí spôsobovať len dvojica doštička – kotúč, prípadne bubon – čeľusť.

„Pískanie je jednoducho výsledok rozvibrovania niektorého prvku na frekvenciu, ktorá umožní tomuto počuteľnému zvuku vzniknúť. Takto sa od brzdy môže rozvibrovať napríklad aj niektorý z prvkov zavesenia,“ vysvetľuje Klofec. Inžinieri potom vymýšľajú konštrukčné úpravy, ktoré majú tieto frekvencie čo najviac potlačiť. Niekedy podľa nich zafunguje napríklad zmena doštičiek, kde stačí pridať pliešok, ktorý zmení tuhosť doštičky a určité frekvencie utlmí. Inokedy je potrebné zmeniť tvar odliatku držiaka brzdy. Vždy ide o to, aby sa daná frekvencia utlmila ideálne tam, kde vzniká.

Ak pískanie bŕzd neustane samo, pomôže autorizovaný servis.

Na brzdách je podľa neho stále čo vylepšovať. Legislatíva napríklad okrem materiálov kladie dôraz aj na znižovanie emisií prachu z bŕzd, teda v podstate na zníženie ich opotrebenia. Vďaka pokroku vo vývoji materiálov možno neustále zvyšovať napríklad odolnosť bŕzd proti korózii, ktorá je veľkým nepriateľom ich správneho a komfortného fungovania. „Absolútnym riešením sú v tomto smere keramické kotúče, avšak to je pre sériovo vyrábané vozidlá cenovo nedostupná technológia. A nemyslím si, že sa z nej niekedy v budúcnosti bude môcť stať bežná záležitosť,“ vysvetľuje Klofec, prečo niektorá špičková technika nemá šancu časom „zľudovieť“.

ŠKODA OCTAVIA RS iV a jej výrazné brzdové strmene lakované v červenej farbe.

Bubny a chladenie z Boleslavi

K hľadaniu nových riešení inžinierov motivuje aj nástup eMobility. „Elektromobily v bežných situáciách brzdia v drvivej väčšine len rekuperáciou. Lenže v krízových situáciách musí fungovať aj klasická brzda, pričom auto s batériami je ťažšie ako bežné vozidlo rovnakej triedy. Požiadavky na brzdy sú tak pri elektromobiloch celkom iné,“ hovorí špecialista na vývoj bŕzd.

Táto rôznorodosť požiadaviek na brzdy viedla u elektromobilov koncernu Volkswagen – a teda aj u elektrických vozidiel ŠKODA – k netradičnému riešeniu: aj pomerne ťažké autá majú na zadnej náprave bubnové brzdy. Elektromobily majú totiž poháňanú zadnú nápravu, a tu sa odohráva aj rekuperácia. Kotúčové brzdy, ktoré sú u všetkých áut na zadnej náprave vždy menej namáhané a sú aj zodpovedajúco dimenzované, sa tak pri elektromobile (s rekuperáciou na zadnej náprave) vzadu dostávajú k slovu skutočne málokedy. Hrozí teda, že zadné kotúčové brzdy by pri elektromobiloch častejšie podliehali povrchovej korózii – a preto sa pri nich využívajú bubnové brzdy.

Bubnové brzdy zadných kolies sa pri elektromobile ENYAQ iV len málokedy dostávajú k slovu. V bežných situáciách sa využíva rekuperácia.

Bubnové brzdy sú kompletne dielom mladoboleslavských inžinierov. Zodpovednosť za vývoj všetkých bubnových bŕzd pre celý koncern Volkswagen má ŠKODA AUTO už od roku 2004. Bubnové brzdy navrhujú do poslednej skrutky: riešia veľkosť jednotlivých prvkov podľa požadovaných parametrov budúcich vozidiel, napojenie brzdy na podvozkové diely, napojenie hydraulického okruhu, funkciu ručnej brzdy a mnoho ďalších detailov. Toto všetko tu navrhujú od začiatku až do konca, od prvých modelov v počítačových programoch až po praktické testy.

Núdzová brzda

Elektronická „ručná brzda“ má aj jednu špeciálnu funkciu, o ktorej mnoho šoférov nevie. Jej zatiahnutím (tlačidlo je potrebné držať niekoľko sekúnd) sa aktivuje režim núdzového brzdenia, ktorý možno použiť napríklad pri poruche brzdového systému alebo pri náhlej zdravotnej indispozícii šoféra. V krízovej situácii teda môže tento režim aktivovať napríklad aj spolujazdec. Pridržaním tlačidla príde k aktivácii špeciálneho režimu systému ESP, ktorý v brzdovom okruhu vytvorí tlak a vozidlo tak postupne zabrzdí a zastaví. Tlačidlo v taký moment neovláda parkovaciu brzdu, ale slúži ako prostriedok, ktorý elektronike auta oznámi, že sa deje niečo neštandardné a je potrebné zastaviť.

Ešte jedna technológia, ktorú využíva celý koncern Volkswagen, má pôvod v Mladej Boleslavi. Je to systém aktívneho chladenia brzdy. V tomto prípade ide o chladenie predných kotúčových bŕzd, ku ktorým doposiaľ vzduch obvykle privádzali špeciálne kanály nachádzajúce sa v nárazníku. Tie však zvyšujú odpor vzduchu a majú teda negatívny dopad na spotrebu paliva. Vývojári ŠKODA AUTO však prišli s riešením využívajúcim ventilátor chladiča motora. V prípade, že elektronika vyhodnotí napríklad potrebu intenzívnejšieho chladenia bŕzd pri dlhom zjazde z kopca, zapne ventilátor a špeciálnymi cielene umiestnenými mriežkami v podbehoch vozidla, ktoré nenarúšajú aerodynamiku, vedie vzduch k brzdám. Teplý vzduch z chladiča je stále dosť chladný na to, aby brzdy bez problémov ochladil,“ vysvetľuje Klofec inteligentné riešenie.