Brzdy motorových vozidiel sú jedným zo základných prvkov ovplyvňujúcich bezpečnosť cestnej premávky. Z toho dôvodu si zasluhujú mimoriadnu pozornosť z hľadiska zákonných predpisov, konštrukčných princípov, technológie materiálov, ale aj z hľadiska aplikácie poznatkov z oblasti fyzikálnych zákonitostí jazdy.

Základné úlohy brzdovej sústavy sú:

• znížiť rýchlosť vozidla
• zastaviť vozidlo
• zabrániť nežiaducemu zrýchleniu
• zabezpečiť stojace vozidlo v pokojovom stave

1.1  Základné pojmy súvisiace  s brzdnými sústavami 

1.1.1  Proces brzdenia

Podľa definície uvádzanej v norme STN 30 0029-84 zahŕňa pojem brzdenie všetky procesy, ktoré prebiehajú od začiatku aktivácie brzdového alebo ovládacieho ústrojenstva a koncom brzdenia.

Odstupňované brzdenie – vodič môže v obvyklom rozsahu ovládania v ktoromkoľvek okamihu pôsobením na ovládacie ústrojenstvo v potrebnej miere zvyšovať alebo znižovať brzdnú silu.

Hysterézia brzdovej sústavy – je rozdiel medzi ovládacími silami pri stláčaní a uvoľňovaní brzdy pri rovnakom brzdnom momente.

Hysterézia brzdy – je rozdiel medzi prítlačnými silami pri stláčaní a uvoľňovaní brzdy pri rovnakom brzdnom momente. 

1.1.2  Sily a momenty

Ovládacia sila (F_c) – je sila, ktorou sa pôsobí na ovládacie ústrojenstvo.

Prítlačná sila (F_s) – je celková sila, ktorá pri brzdení pôsobí na držiak obloženia s brzdovým obložením a v dôsledku vzniknutého trenia sa vytvára brzdná sila.

Celková brzdná sila (F_f) – je súčet brzdných síl pôsobiacich na dotykových plochách všetkých kolies, ktoré vznikajú pôsobením brzdovej sústavy a ktorých smer je opačný vzhľadom na pohyb alebo pohybovú tendenciu vozidla.

Brzdný moment – je výsledkom súčinu trecích síl v brzdách a vzdialenosti ich pôsobiska od osi otáčania sa kolesa.

Rozdelenie brzdnej sily – je hodnota brzdnej sily vyjadrená v percentách vztiahnutá na celkovú brzdnú silu F_{f .}

Vonkajšia charakteristická veličina (C) – je pomer výstupného momentu k vstupnému momentu alebo výstupnej sily k vstupnej sile pri brzde.

Vnútorná charakteristická veličina (C⃰ ) – je pomer účinného polomeru brzdy, na ktorom pôsobí celková tangenciálna sila k polomeru, na ktorý pôsobí prítlačná sila F_s. (Pri bubnových brzdách môžu tieto hodnoty dosahovať až C⃰ = 10, pri kotúčových brzdách je C⃰ ~ 1). 

1.1.3  Časy pri brzdení

Proces brzdenia je z časového hľadiska charakterizovaný rôznymi časovými úsekmi.

Čas pohybu ovládacieho ústrojenstva – je čas od začiatku pôsobenia sily na ovládacie ústrojenstvo (t₀) až do dosiahnutia koncovej polohy (t₃), ktorá zodpovedá ovládacej sile alebo ovládacej dráhe, kedy sa už prejaví účinok brzdenia. To isté platí primerane aj pre uvoľňovanie brzdy.

Čas odozvy (technické oneskorenie bŕzd) (t_a) – je čas, ktorý uplynie od začiatku pôsobenia sily na ovládacie ústrojenstvo až po vznik brzdnej sily (zvýšenie brzdného tlaku v brzdovom potrubí, t₁-t₀).

Čas nábehu brzdenia (t_s) – je čas, ktorý uplynie od začiatku pôsobenia brzdnej sily do dosiahnutia maximálneho tlaku v potrubí (t₅-t₁).

Čas brzdenia (t_b) – je čas, ktorý uplynie od začiatku pôsobenia sily na ovládacie ústrojenstvo do okamihu, kedy účinok brzdnej sily pominie (t₇-t₀). Keď vozidlo zastaví, tak okamih jeho zastavenia sa považuje za koniec času brzdenia.

Účinný čas brzdenia (t_w) – je čas, ktorý uplynie od začiatku spomaľovania vozidla v dôsledku brzdenia do momentu, kedy brzdná sila pominie (t₇-t₂). Keď vozidlo vplyvom brzdenia zastaví, tak okamih zastavenia sa považuje za koniec účinného času brzdenia.

Obrázok 1: Priebeh brzdenia vozidla až po úplné zastavenie (ideálne znázornenie)

1 – rýchlosť vozidla, 2 – dráha, ktorú prejde vozidlo počas brzdenia, 3 – spomalenie vozidla,     4 – tlak v potrubí (brzdný tlak), 5 – dráha pohybu ovládacieho ústrojenstva, t₀ – okamih, v ktorom začne vodič pôsobiť na ovládacie ústrojenstvo, t₁ – okamih zvyšovania tlaku v potrubí (brzdného tlaku), t₂ – okamih, kedy sa začne prejavovať spomaľovanie vozidla, t₃ – okamih, kedy ovládacie ústrojenstvo dosiahlo predpokladanú polohu, t₄ – priesečník predĺženia kriviek priebehu rýchlosti, t₅ – okamih, kedy tlak v potrubí dosiahol ustálenú hodnotu, t₆ – spomalenie vozidla dosiahlo ustálenú hodnotu, t₇ – vozidlo zastavuje

1.1.4  Dráhy pri brzdení

Brzdná dráha (s₁) – je vzdialenosť, ktorú vozidlo prejde počas účinného času brzdenia (t₇-t₂).

Dráha na zastavenie (s₀) – je vzdialenosť, ktorú prejde vozidlo počas brzdenia (t₇-t₀). Ide o vzdialenosť, ktorú prejde vozidlo od okamihu, kedy vodič začal pôsobiť na ovládacie zariadenie, do okamihu, kým vozidlo celkom zastaví.

1.1.5  Brzdné spomalenie

Okamžité spomalenie (a) – je podiel zníženia rýchlosti sa časovú jednotku (a=dv/dt).

Stredné spomalenie na dráhe pre zastavenie (a_ms) – z rýchlosti vozidla v₀ v okamihu t₀ vznikne stredné spomalenie vo vzdialenosti na zastavenie (a_ms=v₀²/2s₀).

Úplné stredné spomalenie (a_mft) – hodnota tohto spomalenia zodpovedá strednej hodnote spomalenia v časovom intervale úplne skončeného spomalenia (t₇-t₆).

Zbrzdenie (Z) – je pomer medzi celkovou brzdnou silou F_f a na nápravu alebo nápravy vozidla pôsobiacimi statickými celkovými hmotnostnými silami G₅ (hmotnosť vozidla). Zodpovedá pomeru brzdného spomalenia a ku gravitačnému zrýchleniu g (9,81 m/s^-2). [2]

 

2  Brzdové systémy a snímače

V súčasnosti sa v motorových vozidlách využívajú dva základné brzdové systémy:

• konvenčné brzdové systémy
• elektronické brzdové systémy

 

2.1  Konvenčné brzdové systémy

Brzdný účinok v konvenčných brzdových systémoch sa dosahuje zásadne silou vodiča na pedál brzdy. Touto silou sa v hlavnom brzdovom valci vytvára hydraulický tlak, ktorý sa brzdovou kvapalinou prenáša na brzdy kolies.

Vo väčšine osobných a ľahkých úžitkových motorových vozidlách sa hydraulický tlak, ktorý prenáša brzdová kvapalina zvyšuje pomocou posilňovača bŕzd.

2.2  Elektronické brzdové systémy

Principiálne sa brzdný účinok v elektronických brzdových systémoch dosahuje rovnako ako v konvenčných brzdových systémoch, ale rôznymi elektronickými a hydraulickými komponentmi a doplnkami sa dosahuje „inteligentné“ brzdenie, ktoré výrazne zvyšuje bezpečnosť jazdy.

2.2.1  Antiblokovací systém ABS

Elektronický brzdový systém ABS reguluje brzdný účinok tak, že počas kritického brzdenia, sprevádzaného stratou priľnavosti pneumatík k vozovke, sa nezablokujú kolesá. Vozidlo zostáva aj počas prudkého brzdenia ovládateľné. Túto vlastnosť zabezpečujú elektromagnetické ventily v hydraulickej jednotke prerušovaným obmedzením brzdného tlaku v tom brzdovom valčeku kolesa, ktoré je náchylné na zablokovanie.

2.2.2  Elektrohydraulická brzda SBC

Nová generácia brzdových sústav je elektrohydraulická brzda SBC (Sensotronic Brake Control). V tejto sústave sa neprenáša sila vodiča do hlavného brzdového valca. Polohu pedálu brzdy elektronicky snímajú špeciálne (redundantné) snímače, ktorých signály sa vyhodnocujú v riadiacej jednotke. Samotné brzdenie sa vyvodzuje hydraulickým tlakom brzdovej kvapaliny, ktorý sa prenáša do bŕzd. Tento hydraulický tlak reguluje prostredníctvom elektromagnetických ventilov hydraulická jednotka.

2.2.3  Elektromechanická brzda EMB

Elektronická brzda EMB – je založená na elektromechanickom princípe. Brzdný účinok sa prenáša čisto elektronicky – brzdenie zabezpečujú elektromotory, ktoré pritláčajú brzdové platničky k brzdovým kotúčom.

 

2.3  Doplnkové elektronické funkcie

2.3.1  Brzdový asistent BA

V prípade kritického brzdenia podporuje účinnosť brzdenia. V závislosti na rýchlosti, ktorou vodič stlačí pedál brzdy, zistí snahu vodiča o rýchlo brzdenie a nezávisle na stlačení pedálu brzdy zvyšuje tlak brzdovej kvapaliny až po hranicu aktivácie ABS. Podpora intenzity brzdenia trvá po celý čas, kým vodič tlačí na pedál brzdy. Pri opätovnom stlačení pedálu sa táto podpora zruší a tlak v brzdách sa upraví na hodnotu, ktorá zodpovedá stlačeniu pedálu brzdy. Funkciou brzdového asistenta sa podstatne skráti brzdná dráha vozidla. 

2.3.2  Systém EBV (elektronické rozdeľovanie brzdnej sily)

Táto funkcia je zahrnutá v systéme ABS – prostredníctvom elektromagnetických ventilov sa regulujú brzdné sily zadných kolies. Táto regulácia trvá, pokiaľ sa neaktivuje ABS.

2.3.3  Systém ASR (protiprekĺzová regulácia)

Systém ASR, tak ako aj systém ESP a EDS (XDS) patria medzi systémy regulujúce dynamiku jazdy.

Pri zrýchľovaní vozidla v situácii, keď by mohlo dôjsť ku strate priľnavosti pneumatík k vozovke, zabraňuje prekĺzavaniu hnacích kolies. Ide o zariadenie, ktoré zasahuje do riadenia motora prípadne brzdovej sústavy v okamihu, keď je hnacie koleso náchylné na prekĺzavanie. Medzi iným systém spracováva informácie zo snímačov regulácie kolies ABS. 

2.3.4  Systém ESP (elektronické riadenie stability)

V rámci fyzikálnych zákonitostí zabraňuje aj šmyku vozidla. Hydraulická jednotka vyhodnocuje údaje zo sústavy snímačov (snímača otáčok ABS a systém snímania uhlu natočenia volantu) a zasahuje do brzdovej sústavy za účelom stabilizácie vozidla v zákrute.

2.3.5  Systém EDS (elektronická uzávierka diferenciálu)

Umožňuje rozjazd a jazdu po ceste s rôznorodým povrchom tak, že spomaľuje koleso, ktoré stráca priľnavosť k povrchu (pretáča sa) a cez diferenciál prenáša točivý  moment na stojace koleso. Táto funkcia býva obmedzená do rýchlosti 40 km/h. [2]

3  Rozdelenie brzdových sústav

Brzdové sústavy sa rozdeľujú podľa 2 základných kritérií:

• konštrukčné vyhotovenie častí brzdovej sústavy
• spôsob činnosti

3.1  Konštrukčné vyhotovenie

Konštrukčné vyhotovenie časti brzdovej sústavy závisí od ich funkcie a podľa toho sa rozdeľujú na:

• prevádzkovú brzdu
• núdzovú brzdu
• parkovaciu brzdu
• spomaľovacia (odľahčovacia) brzda – retardér
• samočinná brzda 

3.1.1  Prevádzková brzda

Účelom prevádzkovej brzdy je znížiť rýchlosť vozidla, udržiavať jeho rýchlosť pri jazde zo strmého svahu a účinne, spoľahlivo a rýchlo zastaviť idúce vozidlo, a to pri akejkoľvek jeho rýchlosti a hmotnosti a za akýchkoľvek klimatických podmienok.

Brzdný účinok sa dosiahne prostredníctvom plynulého stláčania pedálu brzdy vodičom. Prevádzková brzda pôsobí na všetky kolesá vozidla a má samostatné ovládacie ústrojenstvo. 

3.1.2  Núdzová brzda

Účelom núdzovej brzdy je v prípade zlyhania prevádzkovej brzdy prevziať aspoň v obmedzenej miere jej funkciu, pričom musí umožňovať plynulý účinok.

Núdzová brzda nepotrebuje ďalšiu nezávislú brzdovú sústavu s osobitným ovládacím ústrojenstvom. Jej funkciu môže plniť niektorý z fungujúcich okruhov dvojokruhovej  brzdovej sústavy alebo parkovacia brzda s odstupňovaným brzdným účinkom.

3.1.3  Parkovacia brzda

Účelom parkovacej brzdy je zabezpečiť stojace vozidlo v pokojovom stave a to aj pri státí na svahu a v neprítomnosti vodiča.

Parkovaciu brzdu ovláda vodič spravidla ručnou pákou umiestnenou obvykle vedľa sedadla vodiča. V niektorých vozidlách sa parkovacia brzda ovláda nožným pedálom.

Parkovacia brzda má odstupňovaný účinok, pôsobí na kolesá jednej z náprav a má samostatné ovládacie a prenosové ústrojenstvo.

3.1.4  Spomaľovacia brzda

Hydrodynamické alebo elektrodynamické retardéry sú montované prídavné brzdy pre termické odľahčenie kolesových bŕzd pri trvalom brzdení. Sú integrované do prevodovky na strane pohonu a aj na výstupnej strane alebo ako konštrukčný celok medzi pohonom prevodovky a poháňacou nápravou.

3.1.5  Samočinná brzda

Brzda, ktorá samočinne zabrzdí prípojné vozidlo, keby sa z nejakého dôvodu počas jazdy odpojilo od ťažného vozidla.

3.2  Spôsob činnosti

Princíp činnosti brzdovej sústavy závisí od toho, či sú brzdy ovládané úplne, čiastočne alebo bez použitia sily vodiča a podľa toho sa rozdeľujú na:

• priamočinné brzdové sústavy
• brzdové sústavy s posilňovačom
• nepriamočinné brzdové sústavy

3.2.1  Priamočinná brzdová sústava

V priamočinnej brzdovej sústave sa na  vyvolanie brzdového účinku využíva svalová sila, ktorou vodič pôsobí na pedál brzdy. Svalová sila sa na brzdy kolies prenáša buď mechanicky, alebo hydraulicky. Zdrojom energie, ktorá vyvolá konečný brzdný účinok je len sila vodiča.

3.2.2  Brzdová sústava s posilňovačom

V brzdovej sústave s posilňovačom sa na vyvolanie brzdného účinku využíva sila, ktorú vodič pôsobí na pedál brzdy znásobená pomocou podtlaku (pneumaticky) alebo hydraulicky v posilňovači bŕzd. Prenos brzdnej sily na brzdy kolies je hydraulický prostredníctvom brzdovej kvapaliny. Systém znižuje veľkosť sily, ktorou treba pôsobiť na pedál brzdy.

Brzdová sústava s posilňovačom sa používa spravidla v osobných a ľahkých úžitkových vozidlách.

3.2.3  Nepriamočinná brzdová sústava

V nepriamočinnej brzdovej sústave sa na vyvolanie brzdného účinku využíva cudzí zdroj energie a prevádzková brzda je ovládaná nepriamo.

Zariadenie pracuje na princípe prenosu tlaku brzdovou kvapalinou. V tlakovom zásobníku sa pomocou plynu udržiava pod tlakom brzdová kvapalina. Pružná membrána alebo piest s gumovým tesnením oddeľujú od seba plyn a kvapalinu a hydraulické čerpadlo vytvára tlak kvapaliny, ktorý sa v tlakovom zásobníku stále udržiava v rovnováhe s tlakom plynu. Po dosiahnutí najvyššieho tlaku regulátor prepína hydraulické čerpadlo na voľnobeh.

Nepriamočinná brzdová sústava sa bežne používa v úžitkových motorových vozidlách a zriedkavo vo veľkých osobných automobiloch s integrovaným použitím ABS. Ide o nájazdovú brzdovú sústavu a gravitačnú brzdovú sústavu.

3.3  Vzduchová brzdová sústava

Brzdová sústava súčasných nákladných motorových vozidiel je dnes jednoznačne vzduchová. Legislatíva požaduje systém ABS a pomocnú brzdu.[]

Táto sústava sa bežne používa u ťažších vozidiel kategórie N2 a u väčšiny vozidiel kategórie N3. Dolnou hranicou použitia je celková hmotnosť vozidla 7t, v prípade, že ide o najľahšie vozidlo z vyrábanej rady. Pri ľahších vozidlách sa vzduchová sústava nepoužíva, nakoľko celá inštalácia a predovšetkým brzdové valce spolu s ich prevodom sú pri štandardnom tlaku vzduchu 0,8 MPa tak rozmerné, že je ich umiestnenie vo vozidle nemožné.

Vzduchová brzdová sústava môže byť dvojokruhová, trojokruhová alebo štvorokruhová. Počet okruhov je daný najmä počtom náprav a celkovou hmotnosťou vozidla alebo súpravy vozidiel. Tradičné bubnové brzdy sú stále častejšie nahrádzané kotúčovými brzdami so systémom EBS, ktorý dokáže optimálne regulovať brzdový účinok pre každé koleso samostatne, vzhľadom na okamžité podmienky ako rýchlosť a zaťaženie vozidla a stav vozovky. Pomocná brzda výrazným spôsobom šetrí brzdy kolies, bráni ich prehriatiu a zvyšuje bezpečnosť cestnej premávky. Pomocná brzda môže byť buď motorová alebo retardér. Motorová brzda je závislá od otáčok motora a jej účinnosť stúpa spolu s nárastom otáčok motora. Retardér je najčastejšie umiestnený na zadnej časti prevodovky a jeho účinnosť rastie s rýchlosťou vozidla. Retardér je cenovo nákladnejší, vyžaduje údržbu a pri jeho prehriati je jeho účinnosť výrazne nižšia.

Z hľadiska druhov nákladných vozidiel môžeme zapojenie brzdovej sústavy rozdeliť do štyroch skupín:

• samostatné vozidlo
• ťahač prívesu
• ťahač návesu
• príves alebo náves

 

Hlavné časti vzduchotlakového brzdného systému

• kompresor
• vyrovnávač tlaku
• vzduchojem (hlavný, pohotovostný)
• vysúšač vzduchu
• vypúšťací ventil kondenzu
• hlavný brzdič
• plnič pneumatík
• brzdič návesu (prívesu)
• vypúšťací ventil
• brzdové valce
• tlakové potrubie, hadice, spojkové hlavice
• záťažový regulátor
• štvorcestný ventil
• brzdový kotúč (bubon)
• brzdový strmeň
• brzdové dosky (kotúčové brzdy)
• čeľuste s brzdovým obložením (bubnové brzdy)

Obrázok.2: Schéma dvojokruhovej dvojhadicovej vzduchovej brzdovej sústavy s ABS

A – Plniaci okruh, B – Okruhy prevádzkovej brzdy, C – Okruh parkovacej brzdy, D – Okruh brzdy prívesu, PN – predná náprava, ZN – zadná náprava

3.3.1  Popis vzduchovej brzdovej sústavy s ABS

Plniaci okruh (A): Vzduch je nasávaný a vytlačovaný kompresorom (1) cez regulátor tlaku (2) a vysúšač vzduchu (3) do štvorokruhového poistného ventilu (4). Regulátor tlaku (2) zabraňuje prekročeniu maximálnej hodnoty dovoleného tlaku (0,8MPa) vypúšťaním prebytočného vzduchu do atmosféry. Vysúšač vzduchu (3) zbavuje vzduch vlhkosti. Časť vzduchu zbaveného vlhkosti je vedená do regeneračného vzduchojemu (3a). Štvorokruhový poistný ventil (4) rozdeľuje stlačený vzduch do štyroch vzduchotlakých okruhov. Vzduchojemy (5) slúžia ako zásobníky stlačeného vzduchu pre prevádzkové brzdy, parkovacie brzdy a brzdy prívesu. Voda, ktorá skondenzuje vo vzduchojeme, môže byť vypúšťaná pomocou odkaľovacích ventilov (6). Tlakové spínače (7) vyvolajú pri poklese tlaku pod minimálnu hodnotu akustický alebo optický varovný signál.

Prevádzkové brzdy (B): Ak vodič stlačí brzdový pedál (8), prúdi stlačený vzduch zo vzduchojemu (5) výstupom 22 hlavného brzdiča (8) k prednej náprave. Hlavným brzdičom (8) regulovaný stlačený vzduch otvorí riadiace ventily (14) a bez obmedzenia prúdi do kolesových brzdových valcov. Výstupom 21 hlavný brzdič (8) riadi regulátor brzdného tlaku (10). Cez záťažový regulátor brzdového tlaku (10) je vzduch privádzaný z príslušného vzduchojemu (5) priamo do brzdových valcov (9) nepoháňanej zadnej nápravy a do pružinových brzdových valcov (11) hnacej zadnej nápravy. Hlavný brzdič (8) svojimi výstupmi 21 a 22 tiež ovláda brzdič prívesu (18). Mechanicky ovládaný regulátor brzdného tlaku (10) samočinne redukuje tlak vzduchu v brzdách pomocou ventilového relé v hlavnom brzdiči (8). Ak elektronická riadiaca jednotka (12) rozozná pri brzdení pomocou signálu zo snímača otáčok kolies (13) blokovanie jedného alebo viac kolies, začne riadiť príslušné elektropneumatické riadiace ventily (14). Brzdný tlak je v brzdách kolies, ktoré majú nábeh na blokovanie redukovaný až do odstránenia rizika zablokovania kolies. Hnacia a hnaná zadná náprava sú regulované spoločne.

Parkovacia brzda (C): Je ovládaná pneumaticky a je uvedená do činnosti ručnou pákou ventilu parkovacej brzdy (13). Pri odbrzdení sú pružinové brzdové valce zadnej nápravy prepojené cez ventilové relé (14) s príslušným vzduchojemom (5) a zavzdušnené, v pracovnej polohe sú odvzdušnené. Ventilové relé (14), ktoré je vstupnou prípojkou napojené na výstupnú prípojku (23) štvorokruhového poistného ventilu (4), urýchľuje zavzdušnenie (parkovacia brzda odbrzdená) a odvzdušnenie (parkovacia brzda zabrzdená) pružinových bubnových valcov (11). Spätný ventil (12) zabraňuje úniku vzduchu pri netesnosti zásobného okruhu (23). Ventil parkovacej brzdy (13) je výstupnou prípojkou (22) spojený s riadiacim ventilom prívesu (16). Týmto spôsobom sú riadené parkovacie brzdy prívesu. Tlakový spínač (15) signalizuje nechcené uvoľnenie parkovacej brzdy pri úniku tlaku vzduchu z pružinového brzdového valca (11). Parkovacie brzdy a brzdy prívesu sú spoločné zásobované stlačeným vzduchom zo zásobného okruhu (23). Pri poruche prevádzkovej brzdy pracuje parkovacia brzda ako núdzová brzda s odstupňovaným účinkom.

Brzda prívesu (D): Brzdová sústava prívesu je dvojhadicová, spojená s ťažným vozidlom plniacou hadicou a ovládacou hadicou. Brzdy prívesu sú zásobované vzduchom z prípojky (23) štvorokruhového poistného ventilu (4) prípojkou (21) brzdiča prívesu (16) a plniacou pripojovacou hlavicou (17). Pri zošliapnutí pedálu hlavného dvojokruhového brzdiča (8) je privedený na prípojky (41) a (42) brzdiča prívesu (16) rovnaký tkal vzduchu, aký je v brzdových okruhoch ťažného vozidla. Tento tlak vzduchu je výstupom (22) brzdiča prívesu (16) a cez ovládaciu pripojovaciu hlavicu (18) privádzaný do prevádzkových bŕzd prívesu (16), čo spôsobí odpovedajúci nárast tlaku v brzdovom okruhu prívesu. Tým je splnená podmienka, že núdzové brzdenie ťažného vozidla musí vyvolať prevádzkové brzdenie prívesu. Pri odtrhnutí prívesu od ťažného vozidla sa prerušia plniace a ovládacie hadice. Pokles tlaku vzduchu v plniacom okruhu spôsobí zabrzdenie prívesu prostredníctvom rozdávača prívesu, ktorý je umiestnený v brzdovom systéme prívesu. Tým je splnená požiadavka samočinného brzdenia prívesu pri odtrhnutí. Prerušenie iba ovládacej hadice znamená pokles tlaku vzduchu v ovládači pripojovacej hadice, ktorý spôsobí pokles tlaku aj v plniacej hlavici a príves je opäť samočinne zabrzdený. Aby sa tento pokles tlaku urýchlil, je brzdič prívesu (16) opatrený integrovaným škrtiacim ventilom.

 

3.4  Trecie brzdy

Pri cestných motorových vozidlách v súčasnej dobe nachádzajú uplatnenie práve trecie brzdy. Trecie brzdy premieňajú pohybovú energiu  na teplo, ktoré je odvádzané do okolia. Brzdový moment vzniká trením medzi pevnou časťou (napr. brzdová doštička kotúčovej brzdy) a otáčajúcej sa časti (napr. brzdový kotúč). Brzda sa umiestňuje najčastejšie priamo v kolese a otáčajúca sa časť brzdy je spojená s nábojom kolesa. Pri hnacej náprave sa niekedy umiestňuje brzda na skriňu rozvodovky kvôli zníženiu hmotnosti neodpružených častí. V dnešnej dobe sa pri motorových vozidlách vyskytujú iba dva typy trecích bŕzd – kotúčové a bubnové. [5]

3.4.1  Bubnové brzdy

Bubnová brzda je brzda, u ktorej brzdové elementy pôsobia na vnútorný povrch valcovej plochy telesa spojeného s brzdenou súčasťou. Bubnové brzdy používané v motorových vozidlách sú trecie s vnútornými brzdovými čeľusťami. Bubnová brzda sa skladá z brzdového bubna, brzdovej čeľusti, štítu brzdy, rozperného mechanizmu a vratných pružín. Brzdový bubon je pevne spojený s rotujúcou brzdenou súčasťou (náboj kolesa). Pri brzdení sú brzdové čeľuste pritlačované rozperným ústrojenstvom na vnútornú plochu bubna a tým vzniká trenie, čím sa premieňa kinetická energia na energiu tepelnú a vytvára sa brzdná sila.

Prítlačná sila môže byť vytvorená dvoma spôsobmi:

• hydraulicky pomocou rozperného valčeka (prevádzková brzda)
• mechanicky pomocou rozpernej páky (parkovacia a núdzová brzda)

Hlavné časti:

Brzdový bubon: musí byť správne vycentrovaný a nesmie hádzať. Musí byť odolný proti opotrebeniu, tvarovo stály a odvádzať teplo vzniknuté pri brzdení. Používaný materiál je liatina.

Brzdové čeľuste: ich tuhosť sa dosahuje profilom „T“. Sú zvarené z oceľových plechov alebo odliate z ľahkých kovov. K čeľustiam je prinitované alebo prilepené brzdové obloženie.

Brzdový valček: obsahuje jeden alebo dva piestiky, podľa vyhotovenia brzdy. Tlak vytvorený hlavným brzdovým valcom pôsobí na piestiky vo valčeku a vytvára rozpernú silu. Piestiky sú utesnené gumenými manžetami. Na vonkajších stranách nájdeme protiprachové manžety chrániace mechanizmus pred nečistotami. Na najvyššom mieste valčeka sa nachádza odvzdušňovací ventil.

Obrázok 3: Schéma bubnovej brzdy

1 – brzdový bubon, 2 – brzdové čeľuste, 3 – brzdový valček, 4 – vratné pruţiny, 5 – rozperná páka

 

3.4.2  Kotúčové brzdy

Kotúčová brzda je brzda, ktorej pracovnou časťou je kotúč, brzdený prítlakom brzdových doštičiek. Prenos brzdovej sily na kotúčovú brzdu je u cestných vozidiel obvykle hydraulický. Zošliapnutím brzdového pedálu vznikne tlak v brzdovom systéme. Brzdová kvapalina začne tlačiť na brzdový piest, ktorý tlačí brzdové doštičky kolmo na rotor. Vzniknutá trecia sila medzi rotorom a doštičkami pôsobí proti otáčaniu.

Kotúčové brzdy existujú v prevedení s:

• pevným strmeňom
• plávajúcim strmeňom

Hlavné časti:

Brzdový kotúč: je pripevnený na brzdený rotor a otáča sa spolu s ním. Pri brzdení sa kinetická energia vozidla mení na teplo a dochádza ku značnému zahrievaniu brzdového kotúča. Preto býva často opatrený vo vnútri sústavou kanálikov, ktorými prechádza vzduch, čo napomáha chladeniu.

Brzdový strmeň: je súčiastka, do ktorej je namontovaný brzdový piest a posuvne pripevnené brzdové doštičky. Brzdový strmeň je pevne pripojený k vozidlu.

Brzdový piest: je súčasťou strmeňa. Na neho je pripojená hadička s brzdovou kvapalinou. V prípade zošliapnutia brzdového pedálu vznikne v brzdovom systéme tlak, ktorý pritlačí piest a s ním brzdové doštičky k brzdovému kotúči. Dnes sa v drvivej väčšine prípadov používajú samonastaviteľné piesty, ktoré sa sami nastavujú tak, aby bola vždy zachovaná vhodná minimálna vôľa medzi brzdovým kotúčom a brzdovými doštičkami v kľudovom stave.

Brzdové doštičky: sú doštičky pritlačované brzdovými piestami. Sú konštruované tak, aby pri kontakte s brzdovým kotúčom vznikalo veľké trenie. Behom prevádzky dochádza k opotrebovaniu týchto doštičiek ako aj kotúča. Môžu mať zabudovaný snímač, ktorý upozorní vodiča na nutnosť výmeny.

Obrázok.4: Schéma kotúčovej brzdy

1 – brzdový kotúč, 2 – brzdové doštičky, 3 – brzdový strmeň, 4 – odvzdušňovací ventil, 5 – hadička pre prívod brzdovej kvapaliny, 6 – snímač opotrebenia

 

3.5  Retardéry a spomaľovače

Sú to pomocné brzdové systémy používané pre pomalé spomalenie vozidla, predovšetkým v prípadoch dlhého klesania s veľkým spádom a predlžuje servisnú životnosť tradičných brzdových systémov. Odľahčovacie brzdy nie sú schopné priviesť vozidlo k úplnému zastaveniu, pretože ich efektívnosť sa pri nízkych rýchlostiach znižuje, ale sú využívané ako podpora tradičných brzdových systémov. Na rozdiel od trecích bŕzd retardéry neprodukujú škodlivý odpad. [4]

3.5.1  Motorové brzdy

Používajú sa predovšetkým pri nákladných vozidlách. Motorová brzda funguje iba pri zaradenom rýchlostnom stupni a nevypnutej spojke – musí zostať zachované mechanické spojenie brzdového účinku motora a hnacích kolies. Motorové brzdy sú spoľahlivé a konštrukčne pomerne jednoduché. [10]

Jake brake: Táto brzda funguje na princípe uvoľnenia uloženého stlačeného vzduchu, ktorý otvára výfukový ventil a dosahuje maximálnu kompresiu, výsledkom je veľmi efektívne spomalenie vozidla. Napriek tomu, že je táto brzda veľmi účinná, má jednu veľkú nevýhodu a to, že je veľmi hlučná. [13]

Motorová brzda Volvo VEB a VEB+: výfukové plyny, ktoré vychádzajú z motora, sú zachytené zariadením EPG (Exhaust Pressure Governor), čo je výfuková brzda umiestnená za turbodúchadlo. EPG tiež pomáha naplniť valce motora väčším množstvom vzduchu pri brzdení. Tento dodatočný vzduch je využívaný kompresnou brzdou VCB (Volvo´s Compression Brake) k ďalšiemu zvýšeniu brzdného výkonu. Kompresná brzda je spúšťaná vačkou výfukového ventilu tak, aby sa dosiahol prídavný brzdný účinok. Pri brzdení sa počas jednej otáčky vačkového hriadeľa otvorí výfukový ventil celkovo trikrát, namiesto jediného otvorenia počas aktívnej činnosti motora v zábere. Tento princíp je u oboch systémov VEB a VEB+ zhodný. Motorová brzda Volvo pracujúca týmto spôsobom je veľmi výkonná, pričom ku spomaleniu vozidla je využívaný vzduch a nie palivo. Platí jednoduchá rovnica: EPG + VCB=VEB.

Rozdiel medzi systémami VEB a VEB+ spočívajú vo vylepšení mechanických komponentov. Zatiaľ čo pri systéme VEB je použité vždy len jedno výfukové vahadlo na valec, pri systéme VEB+ sú výfukové ventily pri brzdení otvárané pomocou dvoch výfukových vahadiel na valec. Vďaka tomu je možné pri brzdení použiť vyšší tlak vo valci a vytvoriť tak vyšší brzdný účinok. Použitie dvojitých vahadiel umožňuje zvýšiť tiež prúdenie objemu vzduchu pri brzdení, takže aj cez vyšší brzdný účinok nedochádza ku zvýšeniu teploty motora. [6]

Motorová brzda Iveco ITB: je preplňovaná dekompresná motorová brzda. Čiastočné opätovné pootvorenie výfukového ventilu na konci kompresnej fáry umožňuje plné využitie brzdnej sily motora. Dekompresná brzda ITB (Iveco Turbo Brake), ktorú je možné regulovať zmenou geometrie turbodúchadla a premenlivým časovaním ventilov, nespôsobuje prehrievanie horných častí motora.[7]

Motorová brzda MAN EVB a EVBec: funguje na princípe regulácie protitlaku výfukových plynov  pomocou brzdovej klapky motora vo výfukovom potrubí. Brzdová klapka motora ovládaná tlakom vzduchu postupne uzatvára výfukové potrubie podľa požadovaného brzdného výkonu a vytvára tak potrebný protitlak výfukových plynov na valec. Riadiaci počítač vozidla zisťuje aktuálny protitlak prostredníctvom senzorov a pomocou proporčného ventilu zaisťuje príslušné nastavenie tlaku na nastavovacom valci. Odstupňovanie odozvy brzdového systému pre dlhodobé brzdenie umožňuje dávkovanie brzdnej sily pri použití tohto systému pri prevádzke. Týmto spôsobom je možné docieliť plynulý nástup brzdného účinku bez trhania. EVB (Exhaust Valve Brake) disponuje brzdným výkonom až 290 kW. [9]

3.5.2  Elektromagnetické retardéry

Brzdový kotúč spojený s hnacím ústrojenstvom sa otáča medzi elektromagnetmi. Pri zapojení prívodu prúdu do elektromagnetov je otáčanie kotúča brzdené vírivými prúdmi. Brzdiaci účinok elektromagnetického vírivého retardéru môže byť riadený plynule alebo skokovo zmenou prúdu pretekajúceho elektromagnetmi. Čím väčší prúd preteká cievkami elektromagnetov, tím väčší je brzdný účinok. Pri brzdení mení pohybovú energiu na teplo, preto má vždy účinné chladenie. Ich jednoduchá konštrukcia umožňuje využitie aj pri stavbe prípojných vozidiel, kde bývajú vstavané do jednej nápravy. Moderné elektromagnetické retardéry svojou konštrukciou vyhovujú aj predpisom pre stavbu vozidiel na prepravu nebezpečných nákladov.

Obrázok 5: Princíp a hlavné časti elektromagnetického retardéru

3.5.3  Hydrodynamické retardéry

Pri brzdení je do pracovného priestoru medzi rotor a stator privádzaný tlakový olej zo zásobníka. Olej v pracovnom priestore je otáčaním rotora urýchľovaný a prúdi v uzatvorenom okruhu medzi rotorom a statorom. Spomaľovanie prúdu oleja v lopatkách statora má za následok brzdenie otáčania rotora a tým aj brzdenie vozidla. Veľkosť brzdného účinku je možno riadiť zmenou množstva oleja v pracovnom priestore podľa nastavení viacstupňového radiča ovládaného vodičom alebo zmenou otáčok motora. Čím väčšie je množstvo oleja v pracovnom priestore alebo čím vyššie otáčky, tým vyšší môže byť aj brzdný účinok. Pri brzdení hydrodynamickým retardérom sa pohybová energia mení na teplo, ktoré je odvádzané chladením napojeným na kvapalinový chladiaci systém motora.

Obrázok 6: Princíp a hlavné časti hydrodynamického retardéru

1 – rotor, 2 – stator, 3 – prúdenie oleja

ML, IP, MJ