Název školy Integrovaná střední škola technická, Vysoké Mýto, Mládežnická 380

Číslo a název projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0374Inovace vzdělávacích metod EU - OP VK

Číslo a název klíčové aktivity

Autor

Číslo materiálu VY_32_INOVACE_AUT_2U_TO_21_17Název Úvod do brzdových soustav automobiluDruh učebního materiálu Textový soubor - WordPředmět AutomobilyRočník První – učebního oboru „Mechanik opravář motorových

vozidel“Tématický celek Podvozky motorových vozidelAnotace Úvod k brzdovým soustavám motorových vozidel

Metodický pokyn Pro výuku je nutné použít data projektor a notebook.

Klíčová slova Brzdové soustavy, základní pojmy

Očekávaný výstup Žák je seznámen s účelem brzdových soustav motorového vozidla

Datum vytvoření 14.9.2012

Brzdy

Účel , pojmy, konstrukce

Účel : slouží v motorovém vozidle ke zpomalení, přibrzďování až do zastavení a zajišťování proti rozjetí. Při brzdění se pohybová energie přeměňuje v teplo.

Brzdové vybavení : - skládá se ze všech brzdových a zpomalovacích zařízení motorového vozidla.

Brzdové zařízení (soustavy)

Provozní brzdová soustava - provozní brzda - snižuje rychlost vozidla, až do úplného zastavení (vozidlo se nesmí odchýlit od přímého směru);- provozní brzda se ovládá plynule nohou (nožní brzda) a působí na všechna kola.

Nouzová brzdová soustava - nouzová brzda- plní úkol provozní brzdy při její poruše;- musí působit alespoň na jedno kolo z každé strany vozidla;- nemusí být samostatná;- postačuje nezávislý okruh dvouokruhového brzdového zařízení nebo stupňovatelná parkovací

brzda.

Parkovací brzdová soustava - parkovací brzda - zajišťuje stojící nebo odstavené vozidlo proti rozjetí a to i na skloněné jízdní dráze (svahu);- konstrukční části musí mít z bezpečnostních důvodů mechanické spojení (tyč, lanko);- většinou jsou stupňovité ovládané ruční pákou (ruční brzda) nebo pedálem (nožní brzda);- působí pouze na kola jedné nápravy.

Zpomalovací brzdová soustava - odlehčovací brzda- měla by při sjíždění z kopce udržovat rychlost vozidla na předepsané hodnotě (třetí brzda);- úkolem těchto brzd není vozidlo zastavit.

Protiblokovací systém (ABS)- skládá se z konstrukční částí provozní brzdy, které během brzdění automaticky regulují prokluz

kol;- kola jsou vybavena snímači, pomoci jejich signálů se regulují brzdné síly na kola.

Umístění na vozidle- ovládací orgány (pedál, ruční páka apod.) - kabina řidiče;- třecí části brzd (kotouče, čelisti apod.) - konce náprav a v kolech;- jednotlivé části jsou podle způsobu ovládání spojeny táhly, lanky, potrubím, pryžovými

hadicemi apod..

Základní pojmy

Doba brzdění (s)

2

- doba od okamžiku, kdy začne řidič působit na brzdu vozidla (brzdovou soustavu - provozní brzdu) až do okamžiku, kdy účinek brzdy pomine nebo kdy se vozidlo zastaví.Složky doby brzdění

- doba technické prodlevy- doba náběhu brzdění- účinná doba brzdění- doba doběhu brzdění

+ reálná doba řidiče (0,5 až 1,2 s)

doba technické prodlevy - doba, která uplyne od okamžiku, kdy řidič začne působit na brzdu vozidla, až do okamžiku, kdy se začne účinek brzdy projevovat;doba náběhu brzdění - doba, která uplyne od okamžiku, kdy se účinek brzdy začne projevovat, až do okamžiku, kdy dosáhne plné výše;účinná doba brzdění - doba, která uplyne od okamžiku, kdy se účinek brzdy začne projevovat, až do okamžiku, kdy pomine nebo kdy se vozidlo zastaví;doba doběhu brzdění - doba, která uplyne od okamžiku, kdy řidič přestane působit na brzdu vozidla, až do okamžiku, kdy účinek brzd pomine.

Dráha brzdění (m)

- dráha, kterou vozidlo ujede v době brzdění;

Brzdná dráha s (m)

- je dráha brzdění vozidla od počátku brzdění až do zastavení.

Brzdné zpomalení a (může být označeno i b) (m.s-2)

- je úbytek rychlosti vozidla za 1 s způsobený účinkem brzdy, popř. odlehčovací brzdy.- brzdné zpomalení je střední nebo okamžité.- okamžité brzdné zpomalení se zjistí z přímého měření nebo z diagramů získaných zvláštními

měřícími přístroji.- střední brzdné zpomalení se vypočítá ze vztahu :

(m. s-2) , kde v - rychlost vozidla (km.hod-1)

s - brzdná dráha (m)

Konstrukce brzdového zařízení

Brzdové zařízení se skládá :

- zařízení zásobujícího energií;- ovládacího zařízení;- přenosového zařízení;- případného přídavného zařízení pro přívěsy, např.ovládacího zařízení

přívěsu;- parkovací brzdy;- provozní brzdy;- případné regulace brzdné síly jako např. ABS;- brzdového ústrojí kol na přední a zadní nápravě;

a= v2

25 ,9 . s

4

Rozdělení brzd a jejich vlastnosti

Brzda je ta část brzdové soustavy, která vytváří sílu působící proti pohybu vozidla. Tím se přemění pohybová (kinetická) energie vozidla v energii tepelnou (teplo). Brzdy se rozdělují na třecí a zpomalovací (retardéry).

Třecí brzdy se pak dělí na - bubnové- kotoučové

1.) Bubnové brzdyU těchto brzd se vytvoří třecí síla na vnitřní třecí ploše brzdového bubnu. Brzdové čelisti jsou přitlačovány na třecí plochu brzdového bubnu brzdovým klíčem, S-vačkou nebo rozpínacím klínem.

2.) Kotoučové brzdyU kotoučové brzdy se třecí síly vytváří na vnějších třecích plochách jednoho, popř. více brzdových kotoučů. Kotoučové brzdy mohou být v provedení axiálním nebo radiálním.

Výhody :

- lepší odvod tepla (teplota brzdového kotouče může dosáhnout až 9000C);- samočisticí schopnost a tím i stejnoměrný brzdný účinek;- menší závislost na součiniteli tření, malé změny účinnosti brzd;- vyrovnané opotřebení třecích segmentů na všech kolech, automatické informace o

opotřebení, jednoduchá kontrola;- jednoduchá konstrukce s menším počtem dílců a nižší hmotnosti;- vyšší citlivost při brzdění, přesnější reakce na polohu brzdového pedálu;- snížení vibrací a hluku.

Samočinné nastavení třecích brzd

Opotřebení brzdového obložení zvětšuje vzdálenost mezi obložením a brzdovým bubnem, příp.kotoučem a tím se samozřejmě zvětší i prodleva brzdění. Pokud by nedošlo k seřízení brzdové vůle, prodloužila by se dráha pístu v brzdovém válci a v extrémním případě ba nenastal žádný brzdný účinek. K nastavení správné vůle dochází v okamžiku uvolnění (odbrzdění) třecí brzdy pomocí pákového nastavovače.Při brzdění musí píst v brzdovém válci překonat určitou dráhu, kterou lze rozdělit do tří úseků:

a) vzdálenost mezi brzdovým obložením a brzdovým bubnem, popř. brzdovým kotoučem, která je dána konstrukcí brzdy;

b) přídavná vůle vzniklá opotřebováním obložením;c) vůle, která je dána pružností brzdového bubnu, brzdového kotouče a brzdového obložení,

jakož i pružností při přenosu síly mezi brzdovým válcem a kolovou brzdou

Zákonné předpisy a druhy brzdových soustav podle zdroje energie

Zákonné předpisy (výběr)Zákonné předpisy pro brzdy motorových vozidel podle vyhlášky o provozu na veřejných komunikacích, směrnic EU a ustanovení EHK.

Předepsaná brzdová zařízení- motorová vozidla třídy M a N musí mít dvě na sobě nezávislá brzdová zařízení (provozní brzdu,

parkovací brzdu) nebo jedno brzdové zařízení se dvěma nezávislými okruhy. Každý okruh musí mít možnost působit, když u druhého nastane porucha;

- jedno ze dvou brzdových zařízení musí působit mechanicky a musí být pevně nastavitelné pro zamezení rozjetí (parkovací brzda). Mohou-li být brzděna více než dvě kola, tak se smí používat společné brzdové ústrojí a společné ovládací zařízení;

- motorová vozidla kategorie M2/3 a N2/3 a vozidla s nejvyšší konstrukční rychlostí nad 60 km/hod.musí být vybavena ABS.

Odlehčovací brzdný účinek- motorová vozidla třídy M3 od celkové hmotnosti 5,0 t (kromě městských autobusů) a vozidla třídy N3

od přípustné celkové hmotnosti 12 t, musí být pro dlouhá klesání vybavena odlehčovacím brzdným účinkem (odlehčovací brzdou). Ta musí zajistit i při zatíženém vozidle sjíždění ze svahu 7 % o délce 6 km maximální rychlostí 30 km/hod.

Účinek brzd- minimální intenzita brzdění může být vypočítána z hodnot naměřených zkušebnami brzd.

Brzdová světla- uvedení provozní brzdy v činnost musí být u motorových vozidel třídy M, N a O zviditelněno vzadu

dvěma červenými brzdovými světly;- vozidla třídy M3 smějí mít od 18.3.1993 vzadu uprostřed takzvané třetí brzdové světlo.

Prohlídky motorových vozidel a přívěsů- držitelé motorových vozidel a přívěsů mají na své náklady ve stanovených časových intervalech

nechat zkontrolovat, jest-li vozidla odpovídají předpisům.

Druhy brzdových soustav podle zdroje energie

Přímočinná brzdová soustava - brzda ovládaná silou řidiče- síla nohy řidiče (osobní automobily max.500 N, nákladní automobily max. 700 N) vytváří brzdnou sílu

na každé kolo;

6

- nejvyšší celková brzdná síla přitom odpovídá celkové tíhové síle vozidla. Síla nohy proto musí být mechanickým anebo hydraulickým převodem zvětšena.

Brzdová soustava s posilovačem- brzdná síla vyvozená řidičem je posílena pomocí podtlakového nebo hydraulického posilovače;- při poruše posilovače musí být zajištěn účinek brzdové soustavy a přitom síla na brzdový pedál nesmí

přesáhnout 800 N.

Nepřímočinná brzdová soustava (strojní brzda vzduchová)- brzdný účinek je tvořen jiným zdrojem energie (obvykle vzduch), který člověk pouze ovládá;

Bubnové brzdy

- bubnové brzdy, brzdy s vnitřními čelistmi, se dnes používají převážně jako brzdy zadních kol u osobních automobilů nebo užitkových automobilů.

Konstrukce- brzdový buben- brzdové čelisti- rozpěrné zařízení- vratné pružiny- štít

brzdy

Brzdový buben je pevně upevněn na náboji kola a otáčí se s ním. Brzdové čelisti a části k vytváření třecí síly jsou umístěny na štítu brzdy. Ten je upevněn na zavěšení kol (čep nápravy, most nápravy) a je v klidu. Při brzdění se brzdové čelisti svým obložením přitlačí rozpínacím zařízením proti brzdovému bubnu a vytvoří potřebné tření. Rozpínací síla může být vytvořena hydraulicky - brzdovými válečky (provozní brzda) nebo mechanicky lankem a rozpěrnou pákou (parkovací brzda).

Vlastnosti :

- výměna obložení a údržba jsou nákladné;- špatné odvádění tepla - brzdy mají proto sklon k "fadingu" (selhání přehřátím)- samozesílení - tření vytváří točivý moment, který náběžnou čelisť vtahuje do bubnu a zesiluje brzdný

účinek. Přítlak úběžné čelisti se sníží;- konstrukce chráněná před nečistotami - uvnitř prohlubně kola;- lze snadněji realizovat parkovací brzdu;- dlouhá životnost brzdového obložení;- konstrukční velikost omezená prohlubní kola;

Druhy konstrukce

- podle druhu ovládání a způsobu uložení brzdových čelistí rozlišujeme :

- brzdy simplex- brzdy duplex- brzdy duo-duplex

- brzdy servo,

- brzdy duo-servo

Rozpěrné (rozpínací) zařízeníRozpíná při brzdění brzdové čelisti a přitlačuje je na brzdový buben. U hydraulických brzd se

používají většinou brzdové válečky. U mechanický ovládaných parkovacích brzd rozpěrná páka nebo rozpěrný klíč.

Brzdový válečekRozeznáváme dvojčinný brzdový váleček se dvěma písty a

jednočinný brzdový váleček pouze s jedním pístem. V brzdovém válečku působí tlak vytvořený hlavním brzdovým válcem na písty a vytváří rozpínací sílu. Písty jsou většinou těsněny pryžovými manžetami (manžeta v prstencové drážce, zřídka misková manžeta). Protiprašné manžety brání vniknutí nečistot. Na zadní straně brzdového válečku je závit na připevnění válečku na štít brzdy a pro připojení brzdového vedení.Na nejvyšším místě je našroubován odvzdušňovací ventil.

1 – odvzdušňovací šroub8

2 – gumová krytka3 – pružina4 – těleso válečku5 –prachová manžeta6 - brzdový váleček7 – těsnící manžeta

Rozpěrná (rozpínací) zařízení pro parkovací brzdu

Montují se na bubnové brzdy zadní nápravy a ovládají se nezávisle na hydraulice - lankem nebo rozpěrnou pákou. Při uvedení parkovací brzdy do činnosti se roztáhnou čelisti brzdy.

Seřizovací zařízení na tlačné tyčce parkovací brzdy

Používá se u brzd Simplex.

Brzdový bubenVlastnosti : - odolnost proti opotřebení

- tvarová stálost- dobrá tepelná vodivost

Materiál : - většinou litina- temperovaná litina- litina s globulárním grafitem- ocelolitina- dvoumateriálový odlitek lehkého kovu s litinou

Brzdový buben se musí otáčet centricky a bez házení. Brzdná plocha se soustruží nebo brousí.

Brzdové čelistiJejich tuhost je dána profilem "T". Odlévají se ze slitin lehkých kovů nebo se svařují z ocelového

plechu. Na jednom konci mají opěrnou plochu pro čep brzdového válečku, který má většinou drážku. Druhý konec je uložen na čepu nebo kluzně přiléhá na pevné opěrné uložení. Čelisti se tak mohou v bubnu lépe vystředit. Lépe doléhají a opotřebení obložení je rovnoměrnější.

Seřizovací zařízeníOpotřebením obložení se zvětšuje pozvolna posuv naprázdno mezi brzdovým obložením a

brzdovým bubnem. Tím je mrtvý chod pedálu větší. Brzdy se proto musí pravidelně manuálně nebo automatickým seřizovacím zařízením seřizovat.

Manuální seřizování - excentrické čepy uložené ve štítu brzdy (v současné době se nepoužívá);Automatické seřizování - svěrací kroužky, seřiz.zařízení na tlačné tyčce apod.

Kotoučové brzdy

Používají se především dělené kotoučové brzdy. Mohou být opatřeny pevným nebo plovoucím třmenem. V brzdovém třmenu, který obepíná pouze malou část brzdového kotouče, jsou umístěny brzdové písty. Ty přitlačují při brzdění obložení na brzdový kotouč.

Vlastnosti- nedochází k samozesílení - kvůli rovným brzdným plochám. Ty vyžadují větší přítlačné síly, proto jsou potřebné brzdové válečky s větším průměrem (40 až 50mm) než u brzdových válečků bubnových brzd a brzdových posilovačů;- nedochází k šikmému tahu a brzdnou sílu lze dobře dávkovat, protože kvůli chybějícímu samozesílení a malým změnám součinitele tření nevzniká téměř žádné kolísání brzdné síly;- dobré chlazení, malý

sklon k fadingu (přehřívání), přestože kvůli malým brzdným plochám a velkým přítlačným silám se mohou místně vyskytovat vyšší teploty;- větší opotřebení obložení způsobené vysokými přítlačnými silami;

- jednoduchá údržba a výměna obložení;- automatické seřízení vůle;- brzdný účinek nezávislý na směru jízd;- dobré samočištění zajišťované odstředivými silami;- sklon k tvoření bublinek páry v brzdové kapalině, protože brzdové písty doléhají těsně na brzdové

obložení;10

- parkovací brzda relativně náročná;

Druhy konstrukce

Kotoučová brzda s pevným třmenem (původní provedení kotoučových brzd)

Rozlišujeme dvouválečkové nebo čtyřválečkové kotoučové brzdy s pevným třmenem. Pevný nosič brzdových válečků je sešroubován se závěsem kola. Obklopuje ve tvaru kleští brzdový kotouč. Označujeme ho jako brzdový třmen. Skládá se ze dvou přírubových částí. V každé části třmenu je jeden (osobní automobily), popř. dva (nákladní automobily) brzdové válečky, ty leží v párech proti sobě a obsahují brzdový píst s těsnícím kroužkem, ochrannou manžetu a svěrací kroužek. Brzdové válečky jsou spojeny kanálky. Nahoře na třmenu je

odvzdušňovací šroub. Při brzdění tlačí písty brzdových válečků proti brzdovému obložení. Ta se tím na obou stranách přitlačí k brzdovému kotouči.

Vracení pístůV drážce´v brzdovém válečku se nachází pryžový těsnící kroužek, který utěsňuje píst. Vnitřní

průměr těsnícího kroužku je trochu menší, než průměr pístu. Obepíná proto píst s předpětím. Při brzdném pohybu pístu se těsnící kroužek svým adhezním třením a pohybem pístu elasticky zdeformuje. V těsnícím kroužku vznikne předpětí. To jej vrací a sním i píst při poklesu tlaku v brzdové kapalině zpět do výchozího tvaru, popř. výchozí polohy. Dráha, o kterou se píst vrátí, se označuje vůle brzdy naprázdno. Její velikost je asi 0,15 mm a postačuje k uvolnění kotoučové brzdy.

Rozpínací pružinaPřitlačuje brzdové obložení k pístům a zamezuje tím tlučení nebo klepání obložení. Dále

podporuje vracení pístů při poklesu tlaku.

Kotoučová brzda s plovoucím třmenem se zubovým vedením

Držák má na obou koncích dva zuby. Třmen je svými dvěma polokruhovými drážkami posuvně uložen na zubech držáku. V drážkách je nalisován kluzný materiál. Tím lze třmen snadno posouvat a nečistoty a koroze nevedou k sevření. Vodicí pružina přitlačuje třmen na zuby držáku, tím nedochází ke klapání.

Kotoučová brzda s plovoucím třmenem s vedením čepem

U této brzdy jsou na straně držáku s válečkem dva vodicí čepy našroubované na třmenu. Držák má dva otvory, které jsou opatřeny kluznou teflonovou vložkou. V těchto otvorech je posuvně uložen třmen s vodicími čepy.

Brzdový kotoučMá většinou hrncovitý tvar a je z litiny, temperované litiny nebo ocelolitiny. U závodních

automobilů také z vícevrstvého materiálu zesíleného uhlíkovými vlákny. Při velkém zatížení se používají vnitřně chlazené brzdové kotouče. Kanálky, drážky apod. mají rovněž za účel zvýšit chlazení brzdového kotouče, dobrý odvod vody apod..

Brzdové obloženíTřecí materiál, ze kterého je brzdové obložení vyrobeno , vytváří velké tření a zamezuje zadření.

U bubnových brzd je nanýtované nebo lepené na brzdové čelisti. U kotoučových brzd je slepené s ocelovým nosičem obložení.

Vlastnosti :- velkou tepelnou odolnost, mechanickou odolnost a dlouhou životnost;- konstantní součinitel tření i při vyšších teplotách a rychlostech klouzání;- necitlivost proti vodě a nečistotám;- nemá se vytvářet sklovitý povrch při vysokém tepelném zatížení.

Používají se především organická brzdová obložení. Pro velká zatížení se používají také slinovaná metalická obložení.

Organická obložení obsahují např. následující látky :

- kovy, např.ocelovou vlnu (20%) a měděný prášek (16%);- plniva, např. oxid železa (10%), baryt (9,5%), rozemletou slídu (6,5%) a oxid hliníku

(1,2%);- kluzný prostředek, např. koksový prášek (16%), síran antimonitý (6%) a grafit (4%);- organické části, např. pryskyřičné práškové plnivo (4%), aramidová vlákna (1,4%) a

pryskyřičné pojivo (5,4%).

Brzdová obložení mají součinitel tření 0,4. Jsou tepelně odolná do asi 8000C.

Okruhy kapalinových brzd

12

Konstrukce - kapalinová (hydraulická) brzdová soustava je tvořena brzdovým pedálem, hlavním

tandemovým brzdovým válcem s anebo bez posilovače, systémem potrubí příp. omezovačem brzdného tlaku, brzdových válců s brzdovým ústrojím kol;

- kapalinové brzdy pracují s vysokým tlakem (až 12 MPa, tj. 120 bar, krátkodobě až 18 MPa, tj. 180 bar), a to umožňuje, aby jednotlivé části brzdové soustavy měly poměrně malé rozměry. pokud jsou malé vůle, okamžitě po stlačení brzdového pedálu se dá do pohybu malé množství kapaliny, tlak v

systému vzroste a brzdy začnou účinkovat, tzn., že pracují pouze s malým zpožděním.- vyžadují velmi malou údržbu.- z důvodu bezpečnosti jsou dnes brzdové systémy tvořeny prakticky vždy dvěma brzdovými okruhy

(dvouokruhová brzdová soustava);- pracují na principu Pascalova zákona - tlak se šíří všemi směry rovnoměrně (uzavřená nádoba);

Síly jsou vůči sobě ve stejném poměru jako plochy pístů, tzn. na větší ploše vzniká větší síla. Dráhy pístů jsou oproti tomu v opačném poměru než síly : delší dráha vyžaduje menší sílu.

Pro dvouokruhové brzdové soustavy existuje několik možnosti uspořádání. Základní jsou následující:

1.) Zapojení "přední/zadní" označované "II" popř. "TT"přední a zadní náprava jsou brzděny oddělenými okruhy. Při poruše předního okruhu se však vytvoří velmi malý účinek neporušeným okruhem brzd zadních. V tomto případě je možno použít bubnové nebo kotoučové brzdy na všech kolech nebo vpředu kotoučové a vzadu bubnové;

- rozdělení brzdné síly - přední náprava : zadní náprava je v poměru asi 70 % : 30 %.

2.)Uspořádání "diagonální" zapojení "X"

- brzdový okruh tvoří vždy jedno přední kolo a k němu diagonálně umístěné kolo zadní;- používají se stejné druhy brzd jako v předchozím případě;- rozdělení brzdné síly - 1.okruh : 2 okruhu je v poměru 50% : 50 %.

3.) Uspořádání trojúhelníkové "LL"

- při použití kotoučových dvouválcových brzd s plovoucím třmenem, popř. kotoučových čtyřválcových brzd s pevným třmenem na přední nápravě působí každý brzdový okruh na přední nápravu a na jedno zadní kolo.

Méně často se používají uspořádání: - čtyři - dva ("HI" popř. "HT") čtyři - čtyři ("HH" )

14

Použité podklady:

1. Podvozky Ing. Zdeněk Jan, Ing. Bronislav Ždánský 2. Příručka pro automechanika Rolf Gscheidle a kolektiv3. Automobily Milan Pilárik, Jiří Pabst

Autoexpert – časopis pro autoopravárenstvíAutomobil Revue