Moderné brzdové a brzdové asistenčné systémy sú veľmi pôsobivé. Ich výrobcovia medzi sebou súťažia, aby poskytli najúčinnejšie a najpohodlnejšie riešenie brzdenia. Cesta k dosiahnutiu súčasných technických riešení však bola dlhá.
Počiatky brzdových systémov
Význam bŕzd v moderných autách je nesporný. Brzdový systém je dnes jedným z najdôležitejších systémov automobilov. Ale brzdy neboli vždy také dôležité. Na začiatku automobilového priemyslu sa vynálezcovia sústredili skôr na to, ako rozbehnúť auto, než na to, ako zastaviť. Vnútorný odpor strojov kombinovaný s inými, jednoduchými prostriedkami boli vtedajšie brzdové systémy. Prvé automobily boli zastavované pomocou pák pritláčajúcich drevenú podložku k ráfiku kolesa alebo inými brzdnými prostriedkami používanými pri kočiaroch. V skutočnosti vozidlá pripomínali kočiare, a preto s nimi zdieľali množstvo dizajnových prvkov.
Netrvalo však dlho a zistilo sa, že také improvizované brzdy nie sú príliš účinné. Drevené doštičky by sa pri kontakte s kolesami rýchlo opotrebovali a na strmých cestách neposkytovali dostatočnú brzdnú silu. A ľudia chceli ísť rýchlejšie a rýchlejšie. Boli testované rôzne riešenia s cieľom premeniť kinetickú energiu na tepelnú energiu pomocou efektívnejšej metódy. Stále účinnejšie obloženie sa používalo napr. vyrobené z medi, čo zvýšilo treciu silu. Mali však jeden podstatný nedostatok – pri kontakte s metalickými kolesami boli veľmi hlasné. Aby sa to napravilo, boli by pokryté mäkkými trecími materiálmi, napr. azbest, bavlna alebo guma. Tieto riešenia boli dostatočné, pretože autá neboli schopné ísť rýchlo.
Pneumatiky – nová výzva pre automobilové brzdy
Vývoj bŕzd bol do značnej miery ovplyvnený pneumatikami. Poskytovali lepší komfort na nerovnom teréne a umožňovali jazdu vyššou rýchlosťou, ale nefungovali dobre s vtedajšími primitívnymi brzdami. Podložka pritlačená priamo na pneumatiku možno fungovala na bicykli, ale nie na oveľa ťažšom automobile. Bol teda vyvinutý nový typ brzdy, ktorá je skrytá vo vnútri kolesa. Na rozdiel od toho, čo by sa dalo očakávať, bubnová brzda a kotúčová brzda boli koncipované približne v rovnakom čase.
Prvú kotúčovú brzdu vynašiel v roku 1902 anglický inžinier Frederic Wilhelm Lanchester, zatiaľ čo bubnová brzda bola v tom istom roku patentovaná Louisom Renaultom. Iní inžinieri, vrátane Gottlieba Daimlera a Wilhelma Maybacha, tiež experimentovali s bubnovými brzdami, ale zvíťazil design Renaultu. Skôr než liatinový bubon omotaný lanami aplikoval oveľa účinnejšie riešenie, teda brzdové čeľuste tlačiace na bubon. Tento typ brzdy prežil dodnes. Samozrejme nie bez úprav.
Hydraulika v brzdových systémoch
Prvé automobilové brzdy boli plne mechanické a poháňané výhradne silou svalov vodiča. Spočiatku boli brzdami vybavené iba zadné kolesá. Vozidlo s brzdami na všetkých štyroch kolesách bolo koncipované až v roku 1909, predovšetkým kvôli nedostatočným inžinierskym znalostiam, ktoré brzdili vynález bŕzd zaisťujúcich stabilitu vozidla. Bubny ovládané pomocou oceľových laniek pracovali s rôznou silou a synchronizácia štyroch párov brzdových čeľustí bola trochu problém.
Prielom nastal v roku 1917, kedy Malcolm Loughhead, neskôr známy ako Lockhead, patentoval hydraulické brzdy. Tento typ bŕzd prvýkrát vynašiel Hugo Meyer z Nemecka v roku 1895, ale neujal sa. Lockeadove brzdy boli prvé sériovo vyrábané hydraulické brzdy. Aplikácia hydraulickej kvapaliny sa veľmi zmenila. Po prvé sa zvýšila brzdná sila. Po druhé, bol odstránený problém praskania a uvoľňovania káblov, v dôsledku čoho sa používanie bŕzd stalo pohodlnejším. Prvé hydraulické brzdy boli preslávené netesnosťami, ale boli oveľa spoľahlivejšie ako mechanické brzdy.
O pár rokov neskôr, v roku 1928, pribudol ďalší prvok – brzdový asistent. Brzdové servo využívalo podtlak generovaný v sacom systéme na zvýšenie brzdnej sily. Po zošliapnutí brzdového pedála sa aktivoval hlavný valec a ventil uvoľnil podtlak zo sacieho potrubia. Tlakový rozdiel medzi dvoma časťami membrány vytváral silu, ktorá dodatočne podopierala piest hlavného valca. Sila bola priamo úmerná tomu, ako ďaleko bol zošliapnutý brzdový pedál. Vodič tak mohol ľahko ovládať brzdnú silu. Ako boli brzdy stále účinnejšie, autá mohli ísť rýchlejšie a rýchlejšie.
Postupný pokles bubnových bŕzd
Bubnové brzdy ovládali automobilový priemysel mnoho rokov. Stále na ne môžete naraziť na zadnej náprave niektorých malých a nie príliš výkonných áut, napr. mestské autá. Za svoj úspech vďačili čistej náhode. Hoci sú bubny robustné, sú odolné voči rôznym podmienkam vozovky a nie sú tak neúčinné, ako by si mnohí mohli myslieť. Majú ale problém s vysokou teplotou.
Pevne uzavretý brzdový bubon sťažoval odvod tepla. Roztiahnutie brzdových čeľustí vyžadovalo veľkú silu a použitie veľkého a ťažkého bubna. Chybné boli aj bubnové brzdy. Napriek tomu, že boli jednoduchého dizajnu a mali uzavreté puzdro, ich topánky sa často zasekávali, čo viedlo k prehrievaniu bŕzd. To by malo za následok náhlu stratu brzdnej sily a viedlo by to k nebezpečným situáciám. Našťastie boli vynájdené kotúčové brzdy.
Stláčanie alebo ako fungujú kotúčové brzdy
Rovnako ako mnoho iných nových vynálezov, prvé moderné kotúčové brzdy debutovali v športe. V roku 1993 Jaguar XK vybavených štyrmi Dunlop RC vyhral 24 -hodinový závod Le Mans. Začala sa revolúcia brzdových systémov.
Na rozdiel od brzdovej podšívky z roku 1902, moderné platne sa tak rýchlo netriasli ani netkali. Čoskoro sa použijú pokročilejšie trecie podšívka, ako je keramika, polo-metalická zmes alebo kevlar. Azbest, o ktorom sa zistilo, že spôsobuje rakovinu, bude čoskoro vynechaný. Všetky brzdové doštičky používajú rovnakú, základnú výhodu diskovej brzdy – vyššia účinnosť aj počas dynamickej jazdy.
Kľúčom je odstránenie tepla z kotúčov diskov. Sú ochladené vetrom, vysielajú teplo na ráfiky a môžu mať aj špeciálne vetracie otvory. Sú ideálne na jazdu v horách, dynamickú jazdu a núdzové brzdenie. Piesty vyvíjajú tlak na trenie, a teda na brzdový disk. Sú tiež lepšie kompatibilné so systémami asistencie vodiča, ako sú ABS alebo ESP. Stlačením sa ukazuje, že je lepšou metódou brzdenia ako tlačenie. Uplíčky prevládajú nad topánkami.
Budúcnosť automobilových bŕzd
Výskumné a vývojové strediská sa naďalej snažia navrhovať ešte efektívnejšie brzdy. Brzdové systémy sa naďalej menia z hľadiska materiálov a dizajnu. Stále viac a viac výrobcov používa takzvané spálenie, tj krátkodobé zahrievanie brzdových doštičiek na 600-800 ° C na zvýšenie svojho vyblednutia odporu, tj zníženie účinnosti výstelky v dôsledku teploty. Výrobcovia tiež venujú väčšiu pozornosť pri znižovaní vibrácií a pichajúcich zvukov. Vložky vysokej kvality majú medzivrstvu, ktorý znižuje hluk a vibrácie.
Zdá sa, že brzdové systémy budú čoskoro mať oveľa menej práce ako dnes. Vývoj hybridných a elektrických automobilov robí systémy na regeneráciu energie čoraz vážnejšou alternatívou k brzdám. Až donedávna sa obnovujú systémy známe z Formuly 1 čoraz populárnejšie. Energia generovaná počas brzdenia už nie je ohromená zohrievaním a je nezvratne stráca, ale je premenená na elektrinu. Obnova energie samozrejme nenahrádza klasické kotúčové brzdy alebo nebude stačiť na ostré brzdenie. Môže však ľahko znížiť opotrebenie brzdových diskov a vankúšikov s ľahkou dennou jazdou. To, či sa odborníci mýlia v ich predpovediach, zistíme už čoskoro.