Gearhead 101: Porozumění brzdovému systému

{h1}

Vítejte zpět naGearhead 101- série o základech toho, jak auta fungují pro tamní automobilové začátečníky.


Pokud sledujete Gearhead 101, vítejak funguje motor automobilu,jak motor přenáší výkon, který generuje, prostřednictvím hnacího ústrojía jak aPříručkaneboautomatická převodovkafunguje jako jakýsi napájecí rozvaděč mezi motorem a hnacím ústrojím.

Dnes budeme diskutovat o automobilovém systému, který používáte stokrát denně, jehož selhání by vás pravděpodobně zabilo nebo vážně zranilo.


Mluvím o vašich brzdách.

Proměna pohybu v teplo

Fyzika automobilových brzd je velmi jednoduchá. Aby vaše auto zpomalilo a zastavilo, váš brzdový systém mění kinetickou energii (pohyb vašich kol) na tepelnou energii prostřednictvím tření, které vaše brzdy působí na kola. Jakmile je veškerá kinetická energie kol přeměněna na tepelnou energii brzdami, vaše auto se zastaví.


Docela jednoduché.

Existují však dva různé způsoby, jak tuto kočku pohybující se v tepelnou energii stáhnout z kůže, a několik dalších částí, které jim oběma umožňují pracovat.


Části brzdového systému automobilu

Obrázek ukazuje brzdový systém automobilu.

Brzdový pedál.Brzdový pedál znáte. Je to páka, kterou stisknete nohou, abyste zpomalili a zastavili auto. Brzdový pedál se u většiny moderních automobilů připojuje k a. . .


Posilovač brzd.Dnes má většina vozidel takzvané „výkonové brzdy“. Výkonové brzdy zvyšují sílu vyvíjenou při sešlápnutí pedálu, která působí na zbytek brzdového systému. To znamená, že nemusíte příliš tlačit na brzdový pedál, aby vaše auto zpomalilo nebo zastavilo. Posilovač brzd je to, co dělá posilovací brzdy, silové brzdy.

Existují dva typy posilovačů brzd:podtlakové posilovačeahydraulicky podporované posilovače. Podtlakové posilovače vytvářejí podtlak pomocí sání vzduchu z motoru. Toto vakuum zesiluje sílu vytvořenou při sešlápnutí pedálu, která je aplikována na písty v hlavním válci (více o tom za chvíli). Hydraulicky podporované posilovače využívají hydraulický tlak z posilovače řízení vašeho vozidla ke zvýšení síly na hlavní válec.


Sešlápnete tedy brzdový pedál. Síla vytvořená tímto působením je zesílena posilovačem brzd. Posilovač brzd přenáší tuto sílu na. . .

Motor auta na obrázku.


Hlavní válec.Pokud jste se podívali pod kapotu svého auta, pravděpodobně jste viděli hlavní válec, ale nevěděli jste, že se tomu tak říká. Hlavní válec drží brzdovou kapalinu vašeho vozu. Brzdová kapalina protéká brzdovým potrubím ke každému kolu vašeho vozu. Když šlápnete na brzdový pedál, energii zesiluje posilovač brzd, který zase pohybuje pístem uvnitř hlavního válce, což zase vytlačuje brzdovou kapalinu z hlavního válce do brzdových vedení, která vedou ke každému kolu. Kapalina poté aktivuje brzdy na vašich kolech.

Hlavní válec zajišťuje, že na všechny čtyři brzdy je přenášen stejný hydraulický výkon. Pokud by jedna brzda získala více síly než druhá, mělo by to za následek nerovnoměrné brzdné tlaky, což by způsobilo nebezpečné zpomalení nebo zastavení. Představte si, co by se stalo vašemu autu, kdyby vaše pravá kola zpomalovala rychleji než levá kola. Chtěli byste rybí chvost nebo třeba převrátit auto.

Většina moderních hlavních válců je rozdělena do dvou nádrží, z nichž každý je naplněn brzdovou kapalinou. Tomu se říká aduální brzdový systém. Funguje jako pojistka proti selhání v případě netěsnosti nebo zablokování kapaliny na přední nebo zadní brzdě.

U vozů s pohonem zadních kol má jedna nádrž v hlavním válci čáry vedoucí k předním kolům; druhá nádrž má vedení vedoucí k zadním kolům. Pokud dojde k úniku v linkách vedoucích k předním kolům, stále budete mít kapalinu přicházející z nádrže na zadní kola.

Automobily s pohonem předních kol používají diagonálně dělený hydraulický systém. Důvodem je, že u automobilů s pohonem předních kol 90% brzd zaberou přední brzdy. Pokud by na autě s pohonem předních kol vyšly obě přední brzdy, bylo by pro vás opravdu těžké zpomalit a zastavit. Aby bylo zajištěno, že v případě netěsnosti nebo zablokování zastaví vůz alespoň jedna přední brzda, jsou přední pravé kolo a zadní levé kolo spojeny dohromady a levé přední kolo je spojeno s pravým zadním kolem.

Samozřejmě, pokudobarezervoáry a z nich vedoucí brzdová potrubí jsou netěsná nebo zablokovaná, žádná z brzd nebude fungovat. Tomu se říká katastrofické selhání brzd.

Brzdové vedení.Brzdová potrubí jsou ocelové trubky, které opouštějí hlavní válec a směřují ke každé ze čtyř brzd na kolech vašeho auta. Brzdová potrubí přenášejí brzdovou kapalinu na bubnovou nebo kotoučovou brzdu. Tlak kapaliny aktivuje brzdy.

Vnitřní pohled na brzdový buben.

Bubnové brzdy.V automobilech se používají dva typy brzdových zařízení: bubnové brzdy a kotoučové brzdy. Bubnové brzdy jsou na autech od roku 1900 a používají se dodnes. Bubnové brzdy se připevňují na kolo. Vnitřek bubnu obsahuje dvě tepelně odolné podložky zvané brzdové čelisti. Když sešlápnete brzdový pedál, brzdová kapalina se dostane do bubnových brzdválec kola.Kapalina poté aktivuje dva malé písty uvnitř válce kola, které vytlačí brzdové čelisti ven a přitlačí je na brzdový buben. Podložky zpomalují buben a buben (který je připevněn k kolu) zpomaluje kolo.

Výhod bubnových brzd je několik: jejich výroba a opravy jsou levné, k aktivaci vyžadují menší hydraulický tlak a mohou vydržet déle než kotoučové brzdy.

Jak již bylo zmíněno výše, bubnové brzdy se na automobilech používají dodnes. Pokud má auto bubnové brzdy, obvykle je najdete na zadních kolech vozidla.

Ilustrace přestávky disku.

Kotoučové brzdyJednou z nevýhod bubnových brzd je, že jsou samostatné. Teplo, které vzniká třením v brzdových destičkách, zůstává uvnitř bubnových brzd. Za intenzivních podmínek a častého brzdění se bubnové brzdy mohou pořádně zahřát. Pokud se brzdy příliš zahřejí, již nemohou produkovat tření potřebné ke zpomalení vozu.

K vyřešení tohoto problému vyvinuli inženýři kotoučovou brzdu.

Kotoučové brzdy fungují celkem jednoduchým způsobem. Sešlápnete brzdový pedál a brzdová kapalina je poslána na píst kotoučové brzdy. Píst způsobí, že třmeny stlačí kotouč nebo rotor. Podložky uvnitř třmenů vytvářejí tření, které zpomaluje vaše auto.

Místo tlačení na buben zpomalí auto, třmeny na kotoučových brzdách stlačí brzdové destičkyvsměrem ke kovovému disku připevněnému ke kolu. Stlačení třmenů má za následek několik věcí ke zlepšení brzdění. Za prvé vám to umožní vytvořit větší tlak, který pomáhá zvýšit tření. Za druhé, konstrukce kotoučové brzdy je otevřená. Brzdy nejsou uvnitř bubnu. To umožňuje vzduchu je mnohem rychleji ochladit, což také zvyšuje tření. Nakonec konstrukce umožňuje zvětšení povrchu brzdového obložení, což opět pomáhá zvýšit tření.

Kotoučové brzdy byly poprvé použity na závodních automobilech v roce 1951. V roce 1955 se začaly objevovat na sériově vyráběných automobilech. V osmdesátých letech už většina aut používala kotoučové brzdy, alespoň na předních kolech.

Když brzdíte, vaše přední kola odvedou většinu práce při zastavení vozu, protože veškerá hybnost směřuje k předním kolům. Protože většinu brzdění provádějí přední kola, dávají výrobci na přední kola kotoučové brzdy, protože při brzdění odvádějí lepší práci než bubnové.

Dát to všechno dohromady

Pojďme tedy dát dohromady všechny části brzdového systému.

Sešlápnete brzdový pedál. Aktivuje se posilovač brzd, který zesiluje sílu z brzdového pedálu. Tato síla se přenáší na hlavní válec. Píst v hlavním válci vytlačuje brzdovou kapalinu brzdovým potrubím ke každému kolu.

Pokud má kolo bubnovou brzdu, brzdová kapalina zapojí píst do válce kola, což aktivuje další píst, který vytlačí brzdové destičky proti brzdovému bubnu. Auto zpomalí nebo zastaví. Když uvolníte brzdový pedál, bude brzdová kapalina proudit zpět do hlavního válce a brzdy se uvolní.

Pokud má kolo kotoučovou brzdu, brzdová kapalina aktivuje píst, který způsobí, že se třmeny s brzdovými destičkami přimáčknou k disku nebo rotoru připevněnému ke kolu a zpomalí auto. Když uvolníte brzdový pedál, brzdová kapalina proudí zpět do hlavního válce, což způsobí, že se třmeny na kotoučové brzdě znovu otevřou.

Stručně řečeno, takto fungují brzdy vašeho auta.

A co protiblokovací brzdy?

Ilustrace protiblokovacího systému.

Ale počkej . . . je toho víc. Vaše auto má pravděpodobně protiblokovací brzdy (ABS). Před ABS, když jste dupli na brzdy, se vám kola úplně zastavila. Zamkli se. To způsobilo, že vaše pneumatiky sklouzly. Klouzavá pneumatika vám poskytuje malou nebo žádnou kontrolu nad řízením auta. Takže pokud jste v roce 1950 řídili auto a museli jste náhle zabrzdit, abyste se vyhnuli nárazu na dítě, které vyběhlo doprostřed ulice, stále byste sklouzli dopředu a neměli byste schopnost řídit auto vlevo nebo vpravo. Pokud byste se chtěli vyhnout smyku, když jste použili brzdy na starých autech, museli byste opakovaně pumpovat brzdu (abyste opakovaně uvolnili a zablokovali kola), což se snadněji řekne, než udělá.

Aby se zabránilo smyku pneumatik, ABS monitoruje rychlost kol pomocí počítače a senzorů v blízkosti každého kola. Když silně sešlápnete brzdový pedál, systém ABS kontroluje rychlost každého kola nezávisle. Pokud jede jedno kolo pomaleji než ostatní kola, znamená to, že je pravděpodobně zablokované. Systém ABS tedy sníží hydraulický tlak přenášený na tuto brzdu, což mu umožní znovu zatočit, zabrání smyku a umožní vám udržet kontrolu nad řízením.

Víte, že vaše ABS funguje, protože když sešlápnete brzdový pedál, můžete cítit, jak brzda pulzuje. Nebojte se. Pokračujte v tlaku. Nechcete pumpovat brzdy u vozidel s ABS, jinak nebudou správně fungovat.

Když si pořídíte nové auto, je vždy dobré vyzkoušet si jeho systém ABS, abyste při prvním pocitu jeho zapojení nebyli trochu vyděšení. Můžete to udělat tak, že pojedete na prázdném parkovišti, když prší nebo sněží (což vyvolá trochu smyku) a dupnete na brzdy.