Na nápravách nákladních automobilů jsme si řekli minule, ovšem vynechali jsme jejich podstatnou část, totiž brzdy. Brzdy, jakožto zařízení určené ke zpomalování, zastavení či zajištění odstaveného vozidla, jsou prvkem s významným vlivem na bezpečnost provozu vozidla. Je jasné, že na jejich správnou funkci je kladen velký důraz ze stran kontrolních orgánů a snaha o vývoj ze strany výrobců.
Historie a evoluce bubnových a kotoučových brzd
Koncepčně starší jsou brzdy bubnové, u nichž dochází ke zpomalování prostřednictvím tření mezi vnitřní stranou brzdového bubnu a brzdovým obložením uvnitř bubnu. Bubnové brzdy jsou u dnešních nákladních automobilů spíše na ústupu a u většiny typů vozidel dnes začínají převažovat brzdy kotoučové. Výjimkou jsou vozidla pracující v náročných podmínkách, kde brzdové bubny stále nachází uplatnění díky své odolnosti vůči znečištění.
Brzdy kotoučové pronikaly do oboru nákladních automobilů postupně od přelomu osmdesátých a devadesátých let. Zpomalování vozidla je zde zajištěno třením mezi otáčejícím se brzdovým kotoučem a brzdovým obložením. Kotouče jsou standardem na dnešních evropských dálkových tahačích i návěsech. Šestnácti až dvaceti lety dříve však někteří výrobci upřednostňovali kombinaci kotoučových brzd na přední nápravě a bubnových brzd na zadních.
Chlazení brzdových komponent je pro účinnost klíčové. Nejobvyklejší jsou kotouče vnitřně chlazené, mezi jejichž třecími povrchy jsou kanálky pro větrání. Drážkované a vrtané kotouče jsou často používány u vysokovýkonných vozidel pro odvod plynů a lepší chlazení. Drážkování destiček a kotoučů zvyšuje odolnost vůči tepelné degradaci, avšak s sebou nese riziko mikrotrhlin a rychlejšího opotřebení destiček.
Vzduchové brzdové okruhy a brzdové válce
U nákladních automobilů jsou brzdy vzduchové; pracovním médiem je vzduch s tlakom řádově desetiny MPa. Od brzdového pedálu vede dlouhá cesta k brzdovému obložení a na každý pár kol nápravy připadá samostatný brzdový válec. Existují dva typy brzdových válců: klasické válce, které fungují při natlakování vzduchu proti vratné pružině, a pružinové válce, které jsou instalovány především na zadních hnacích nápravách a vnitřně obsahují silnou vratnou pružinu.
Při odbrzdění vozidla vzduchový okruh překvapivě pracuje tak, že tlak vzduchu se přesouvá za membránu a síla s pomocí vratné pružiny brzdí kola. V případě úniku tlaku z okruhu pružinový válec brzdy stísní a vozidlo zůstane v bezpečí. Při odtahu havarovaných vozidel je nutná dodávka vzduchu z externího zdroje; bez ní lze vůz odtáhnout jen s použitím speciálních šroubů, které zašroubováním do brzdového válce pružinu přetlačí a brzdy odblokují.
Pro zajištění bezporuchového provozu je důležité zajistit dostatečnou zásobu vzduchu i pro případ poruchy kompresoru, a ta se ukládá do vzduchojemů rozmístěných po vozidle. Vzduchový kompresor bývá pístový, jedno- či dvouválcový, napojený na vysoušeč (odlučovač) a dále rozdělující vzduch do jednotlivých okruhů včetně brzdových systémů.
Elektrifikace a brzdové systémy
Elektrická soustava nákladních automobilů se od osobních vozidel příliš neliší: základ tvoří dvojice 12V akumulátorů spojených do série, tedy 24V napětí. Spojovací hadice a kabely zajišťují přenos elektrického napětí a tlakového vzduchu na přívěsy a návěsy. Významná roli hraje EPB - elektrická parkovací brzda - a brzdový systém postupně přesouvá k „brake-by-wire“ řešením, která eliminuje hydraulický tlak a umožňuje rychlejší reakci a lepší integraci s ostatními bezpečnostními systémy.
ZF, významný hráč v oboru, vyvíjí kompletní systém brake-by-wire a propojuje ho s elektronikou a řízením tlumičů. Elektrické brzdy umožňují rychlejší reakce, lepší odvod plynů a možnost aktivního odtahování destiček od kotoučů. Plně modulární systém lze kombinovat s konvenčním předním brzděním a elektrickým zadním brzděním. Důležitým krokem je redundance napájení a spojů, aby se zajistila bezpečnost i při poruchách.
Výroba a bezpečnost v praxi
Historie ukazuje významný posun v bezpečnosti nákladních vozidel. Volvo bylo klíčovým hráčem: zavedení ocelových kabin, rozvoj ABS, ESC a dalších systémů. 70 let vývoje brzd a bezpečnosti v Jablonci nad Nisou vyústilo do rozsáhlé spolupráce se ZF, Lucas a TRW a do moderních technologií, které se odrážejí ve vývoji brzdových systémů po celém světě.
Ve výrobě brzdových systémů se uplatňují moderní postupy průmyslu 4.0: digitalizace provozu, eKanban, Digital Twin a rozsáhlá robotizace. Jablonecká kancelář ZF využívá EPB, ABS, ESC a testuje prototypy na zkušebních okruzích. Závod zaměstnává více než 1000 lidí a tlačí na synergii mezi vývojem, testováním a moderní produkcí.
Významná role brzd v moderních technologiích
Brzdy dnes nejsou jen o samotné funkci zpomalení; jsou klíčovým spojením s dalšími bezpečnostními systémy vozidla. V kombinaci s elektronikou, senzory a regulačními jednotkami umožňují asistenty pro nouzové brzdění, asistenci při vyhýbání se nebezpečí a podporu dalších bezpečnostních funkcí. Evropská legislativa a normy postupně rozšiřují počet systémů považovaných za povinné a zvyšují požadavky na výkon a spolehlivost brzdových systémů.
Momentálně se v průmyslu rozvíjí koncept „brake-by-wire“ a elektronizace v kombinaci s rekuperací brzdné energie, která snižuje opotřebení brzdového obložení. Přední a zadní kola mohou být řízena různými kombinacemi mechanických a elektronických systémů, což umožňuje efektivnější a bezpečnější provoz na různých typech vozidel a tras.
Podrobnosti vývoje a současné trendy
Podrobnosti vývoje ukazují, že kotoučové brzdy založené na kotoučích vs. bubnové brzdy se vyvíjí spolu s technologiemi pro chlazení a odvod plynů z kotouče. Elektrické brzdové systémy, jako EPB a brzdové systémy po drátě, ukazují směr budoucnosti - rychlost reakce, kompatibilita s čidly a senzorikou, a integrace s autonomními a bezpečnostními funkcemi. Snahy o snižování emisí a zvyšování efektivity pohonu vedou k dalším inovacím v oblasti výfukových systémů (EGR, SCR, filtr částic), které spolupracují s brzdovým systémem na snížení celkového zatížení vozidla a zlepšení ekologické stopy.
Ukázkové zkušenosti a výroba brzd vycházejí z českého i mezinárodního kontextu: Jablonecké závody ZF Automotive Czech reprezentují 70 let v čele automobilové technologie a ukazují, jak moderní brzdové systémy spoluutvářejí bezpečnost a efektivitu na silnicích. Společnosti jako ZF a Volvo ukazují, že budoucnost brzd spočívá v propojení mechanických a elektronických systémů, které umožní ještě lepší ochranu řidičů a ostatních účastníků provozu.
Pro zajímavost přidáme i odkazy na moderní příklady: brzdové systémy s elektrickou parkovací brzdou, brzdové systémy s funkcemi ABS/ESC, a brak-by-wire technologie, které zlepšují efektivitu a bezpečnost v moderních nákladních vozidlech.
- 40. a 50. léta: rozšiřování dálniční sítě a zvyšování bezpečnosti; Volvo zavádí ocelové kabiny (1948).
- 70. léta až 80. léta: zavedení ABS, postupné rozšíření pokročilých bezpečnostních systémů.
- 90. léta a dále: rozvoj elektronických systémů a plné integrace brzdových asistenčních funkcí.
V závodě ZF v Jablonci nad Nisou vznikla výjimečná technologie lakování brzd a výroba EPB; závod se stal významným hráčem na trhu a součástí mezinárodních projektů v oblasti brzdových systémů.
M10 - Animace 24 - Fungování brzdové jednotky
Průkopnické pasáže historie ukazují, že kotoučové brzdy si získaly dominanci díky lepšímu chlazení a vyššímu výkonu, zatímco bubnové brzdy zůstávají na určitých specializovaných aplikacích. Moderní brzdové systémy zahrnují nejen mechanické komponenty, ale také sofistikovanou elektronikou a řízením založeným na senzorice a komunikaci po protokolech s ostatními subsystémy vozidla.
Přehled klíčových témat v bezpečnosti nákladních vozidel
- ABS - zabraňuje zablokování kol při brzdění, zlepšuje ovladatelnost.
- ESC - elektronická kontrola stability, snižuje riziko smyku a převrácení.
- Airbagy pro řidiče a robustní boční ochrany - zvyšují bezpečnost při kolizích.
- Brakes-by-wire - plně elektronické řízení brzdového systému s redundancí.
- Rekuperace brzdné energie - snižuje opotřebení brzd a zvyšuje efektivitu;
- Emisní standardy a výfukové úpravy (EGR, SCR, filtr částic) - snižují emise a doplňují brzdový systém o komplexní funkce.
tags: #vyvoj #brzd #nakladnich #automobilu