Bremžu sistēmas attīstība - no koka sviras līdz karbonam

Bremžu sistēma
Toms Timoško
12. oktobris, 2018
Komentēt

Drukāt

Saglabāt

Auto Bild Latvija mēģinās izsekot bremžu attīstības labirintu, lai noskaidrotu, kā no vienkāršas koka sviras mēs esam nonākuši līdz reģeneratīvai bremzēšanai un karbona sistēmām.

Atskatoties uz autonozares attīstību, tiekšanās pēc lielāka braukšanas ātruma bijusi aktuāla ne tikai autosportā. Ikdienai paredzētie modeļi spēkojas par mazāku sekunžu skaitu 0–100 km/h sprintā, tomēr viena lieta šajās sacensībās paliek ēnā. Bremžu sistēma. Apstāšanās process pēc vērienīga ieskrējiena ir tikpat svarīgs kā gaitas uzsākšana.

Romas impērija

Sākotnējā mehāniskā bremzēšanas sistēma radās jau Senās Romas politiskā līdera Gaja Jūlija Cēzara laikā, kad tās galvenā funkcija bija apturēt zirga ratus. Kā risinājumu tam lietoja koka sviru, ko vadītājs pievilka sev klāt, sviras galā novietotais koka klucis atspiedās pret ratu riteni un atkarībā no vadītāja spēka agrāk vai vēlāk apturēja ratus.

 Attēlā redzamās vilciena bremzes ļoti līdzinās sākotnējo automašīnu bremžu sistēmai.

Arī autobūves pirmsākumos koka svira tika izmantota kustības ātruma samazināšanai un auto ar tvaika dzinēju tika apstādināts gana labi, jo braukšanas ātrums tolaik reti pārsniedza 35 km/h. Problēmas ar koka materiālu sākās 1890. gadu beigās, kad brāļi Mišelini izgudroja gumijas riepu. Tobrīd bija skaidrs, ka kokam saskarsmē ar gumiju bremzēšanas spējas ir pārāk neefektīvas un nepieciešams cits risinājums.

Trumuļa eksperimenti

20. gadsimtā, gluži kā vulkāna izvirdums, spožākie industrijas prāti nāca klajā ar veidiem, kā apturēt arvien jaudīgākos auto. Tika ieviesti dažādi bremžu trumuļa koncepti, un tieši šī sistēma uzskatāma par mūsdienu bremžu tehnoloģiju moderno vectētiņu, jo ir sastopama ikdienas automašīnās vēl joprojām. Viens no trumuļa veida sistēmas idejas autoriem bija Gotlībs Daimlers, kas jau 1899. gadā vienkāršo sviras mehānismu papildināja ar metāla trosēm, kuras aplika ap aizmugurējo riepu trumuļiem.

Divus gadus vēlāk trumuļu sistēmas izstrādes procesā piedalījās arī Vilhelms Maibahs, tomēr līdz visefektīvākajam risinājumam nonāca Luiss Reno. Viņš 1902. gadā nāca klajā ar tiem laikiem sarežģītu mehānismu, kurā viens no otra tiek atvirzīti bremžu loki, kas, berzējoties pret trumuli, samazina kustības ātrumu, vēlāk pievienojot arī atsperu sistēmu, ļauj atkal sakļaut lokus kopā un pārstāt bremzēšanu. Laika gaitā notika vairāki bremžu testi, un viens no tiem risinājās Ņujorkā. Lai arī kustības ātrums bija aptuveni 15 km/h, apstāšanās garums variēja 6,5–23,6 m.

 Trumuļu bremžu sistēmas pirmssākumi meklējami jau 1899. gadā, un to vēl joprojām izmanto daļa mūsdienu auto.

Šie rezultāti tolaik bija tik pārliecinoši, ka turpmāk teju ikkatrs ražotājs izvēlējās Oldsmobile risinājumu, kurā izmantota uz aizmugures tiltu novadīta metāla lente, bet bremžu spiešana jau notika ar pedāli. Ilgstošā laikaposmā tas diemžēl radīja problēmas. Lai arī uz katras no aizmugurējām riepām bija bremžu sistēma, tā nespēja noturēt automašīnu slīpumā bez vadītāja klātbūtnes.

Problēmas vienīgais risinājums bija pasažieris vai garāmgājējs, kas varēja zem riteņiem novietot koka klucīti, tomēr braucot bremžu sistēmā arī nonāca netīrumi, slapjā laikā bremžu spēks bija niecīgs un ik pēc pārsimts kilometriem bija nepieciešams bremžu remonts. Nepagāja ilgs laiks, līdz autoražotāji nolēma atgriezties pie tobrīd ne tik efektīvajām, taču ilgtspējīgākām iekšējām trumuļu bremzēm. Apkopju intervāls bija ap 1500 km, un, pateicoties atvirzāmajiem bremžu lokiem, auto bija iespējams novietot slīpumā.

Hidraulikas laikmets

Kopējai satiksmes plūsmai paātrinoties, 1918. gadā pasaule sagaidīja vienkāršo mehāniski darbināmo bremžu ēras beigas. Tā vietā automašīnas ieguva hidraulisku visu četru riteņu sistēmas bremzes, kas ļāva sacīkšu modeļiem attīstīt līdz pat 130 km/h lielu ātrumu, laikus paspējot arī nobremzēt. Pēc pedāļa nospiešanas bremžu spēks uz riteņiem tika novadīts, izmantojot šķidrumu, kas caur virzuļiem kustināja bremžu lokus. Tas krietni vien samazināja iespēju kādam ritenim nobremzēt nevienmērīgi, zaudējot kontroli pār auto, papildus arī samazinot vadītāja fizisko piepūli.

Līdz ar šo sasniegumu auto nozare pilnībā atteicās no tradicionālās rokas bremžu sviras, atstājot vadītājam bremžu pedāli. 1924. gada Ņujorkas autoizstādē šādu greznību standarta aprīkojumā piedāvāja tikai Duesenberg un Rickenbacker, taču vēlāk tiem pievienojās arī Buick, Cadillac un Crysler.

Interesanti, ka Mičiganas autoražotājs Chalmers četru riteņu bremzes piedāvāja kā vienu no papildaprīkojuma ekstrām par 75 dolāriem.

Kamēr GM un Ford šo sistēmu neuzskatīja par drošu hidrauliskā šķidruma noplūdes dēļ, sistēma ātri vien pārliecinoši kļuva par populārāko risinājumu. Ford tikai 1938. gadā savos modeļos ieviesa hidrauliskās bremzes.

Zelta laiki

1950. gados autoražotāji ieviesa dažādas sistēmas, kuru patenti tika izstrādāti jau pirms ilga laika. Hidraulisko trumuļu bremžu lielākais trūkums bija to sliktā darbība augstā temperatūrā, un tas deva iespēju sevi pierādīt disku bremzēm. Lai arī pirmie disku bremžu patenti tika izstrādāti paralēli trumuļu sistēmai 1900. gadu sākumā, Chrysler bija pirmais, kas to izmantoja pusgadsimtu vēlāk. Bremžu uzlikām atrodoties katrai savā pusē uz bremžu diska, ventilācijas process noritēja krietni labāk nekā slēgtajā trumulī.

 Disku bremžu sistēma tiek izmantota lielākajai daļai mūsdienu auto

Sākotnējās bremžu uzlikas tika veidotas no vara, radot neciešamu čīkstoņu. Pēc tam tās tika aizstātas ar azbesta uzlikām, kas bija krietni izturīgākas, tomēr vēlāk tika aizliegtas saskaņā ar to slikto ietekmi uz cilvēku veselību. Sākumā bremžu disku sistēma neguva lielu atzinību, tomēr, laika gaitā iegūstot komplicētāku uzbūvi (uzlabojot galvenā cilindra darbību un novadot bremzēšanas impulsu visiem riteņiem vienlīdzīgi), tas ir populārākais un efektīvākais risinājums arī šodien.

Šajā laikā aktuālāka kļuva arī bremžu pastiprinātāja izmantošana, lai gan šis risinājums bija pieejams jau 1928. gadā Pierce-Arrow automašīnās. Hydrovac, Hydroboost, Treadle-Vac un citas bremžu pastiprinātāja sistēmas atviegloja vadītāju dzīvi, palielinot bremžu spēku, un uz bremžu pedāļa vairs nebija jāstāv, lai auto apstātos. Saulesgaismu ieraudzīja arī bremžu pretbloķēšanas ABS sistēma, kuru jau 1936. gadā izstrādāja Bosch un Mercedes-Benz, taču līdz masveida produkcijai tā nonāca vien 1978. gadā, kad pilnībā elektrisko sistēmu, kas atbild par visiem četriem riteņiem, uzstādīja S klases modelī.

Līdz tam brīdim Ford ilgstoši izmēģināja līdzīgas sistēmas darbību, taču tā nebija pietiekami efektīva un ražošanas process izmaksāja pārlieku dārgi. Šobrīd šī sistēma tiek izmantota arī lidmašīnās un vilcienos.

Mūsdienas

Šobrīd bremžu sistēmu evolūcija nav tik strauja, kā tā bija pagājušajā gadsimtā, un esošais pamats tiek uzlabots vai apaudzēts ar elektroniku. Automašīnas lielākoties izmanto četru disku bremžu sistēmu, un viens no pēdējiem jaunumiem šajā nozarē ir ventilējamie diski un to materiāls, kas samazina diska uzkaršanas iespēju.

Sporta automašīnām pēc aktīvas bremzēšanas var redzēt ugunssārtus bremžu diskus, lai gan ir augstvērtīgu materiālu sakausējums, tāpēc grūti pat iedomāties, kā šādos apstākļos funkcionētu čuguna vai tērauda diski. Augstas veiktspējas automašīnām tiek uzstādītas keramiskās vai karbona keramikas bremzes, kas, veidotas no silīcija karbīda, ir imūnas pret koroziju, nodrošina lielāku un ilgāku bremžu spēku, papildus esot arī vieglākas.

Tas pats attiecas arī uz bremžu uzlikām, kas paredzētas pat līdz 600 grādu temperatūrai, un armētām bremžu trubiņām, kurām ir mūža garantija un darbības laikā tās neizplešas, nezaudējot bremzēšanas spējas.

Paralēli tiek palielināts arī bremžu virzuļu skaits. Tādam superauto kā Bugatti Veyron ir astoņu virzuļu monobloka bremžu mehānisms priekšā un sešu virzuļu bremžu mehānisms aizmugurē. Protams, arī to nomaiņa maksā prāvu summu.

 Porsche Carrera S augstas veiktspējas keramiskās bremzes

Lielākā sparā turpinās dažādu sarežģītu elektronisko drošības sistēmu izstrāde ikdienas automašīnām. Šobrīd jau obligāti ražotājiem savu modeļu bāzes aprīkojumā jāiekļauj elektroniskā stabilitātes kontrole (ESP), kas, konstatējot auto izslīdēšanas pazīmes, automātiski bremzē atsevišķus riteņus, uzlabojot auto stabilitāti un atjaunojot tā vadāmību. Tas viss notiek, vadītājam pat nepieskaroties bremžu pedālim.

Tālāk seko sadursmju novēršanas sistēmas, kas skenē auto apkārtni. Arī šajā gadījumā automašīnas elektronika bez vadītāja pieprasījuma veic ārkārtas bremzēšanu, lai izvairītos no sadursmes ar priekšā esošo šķērsli, papildus nospriegojot drošības jostas, aizverot logus un veicot citus drošības pasākumus. Mercedes-Benz un BMW izmanto īpašu sistēmu, kas vienmērīgi sadala bremzēšanas spēku līkumos (CBC). Šo braukšanas asistentu saraksts ar katru gadu aug, saglabājot bremzēšanas sistēmu kā pamatu dažādām papildu drošības funkcijām.

Svarīgi, ka mūsdienās autoražotāji cenšas izmantot visus pieejamos resursus maksimāli lietderīgi. Tam par piemēru var minēt reģeneratīvo bremzēšanu vai rekuperācijas sistēmu, kas bremzēšanas procesā spēj uzlādēt auto akumulatoru.

Rezumējums

Pirms vairāk nekā 100 gadiem autonozares pamatos tika ieliktas vērtīgas zināšanas par to, kā vadītājs var apturēt savu auto. Mūsdienās inženieri strādā pie tā, lai auto apstātos vēl efektīvāk un pat bez mūsu iejaukšanās.

Lasi citur

0 komentāri

Šobrīd komentāru nav. Tavs viedoklis būs pirmais!

Pievienot komentāru

Lai pievienotu komentāru autorizējies ar Santa.lv profilu vai kādu no šiem sociālo tīklu profiliem.

 

Veselība

Privātā Dzīve

Mans Mazais

Astes

AutoBild.lv

Māja

Receptes

Dārzs