Brzdy musia byť ľahšie
Požiadavka na ľahkú konštrukciu platí pre všetky komponenty automobilu. Pri vývoji budúcich bŕzd by mali hrať svoju úlohu nové doštičky a ľahšie disky. Keramický brzdový kotúč je pre sériovo vyrábané automobily príliš drahý, existujú však dizajny, ktoré výrazne znižujú hmotnosť bez toho, aby sa otvoril nákladový rozdiel.
Keramické brzdové kotúče sú v súčasnosti špičkovými brzdovými systémami. Bohužiaľ sú stále príliš drahé pre vozidlá hromadnej výroby. Preto zostáva ťažký liatinový brzdový kotúč prvou voľbou. Ako sa dozvedel Jürgen Lange, riaditeľ TMD Friction, dnes brzdový systém váži okolo 12 kg na koleso v automobile nižšej strednej triedy. Brzdový kotúč má podiel 6,4 kg, brzdový strmeň 4,3 kg, zadné dosky brzdových obložení 517 g a obloženia, trecí materiál 410 g.
Pri brzdení sú predtým nádherné hliníkové kolesá, najmä na prednej náprave, pokryté čiernym prachovým povlakom, ktorý je spôsobený opotrebovaním brzdových obložení. Tento čierny prach z bŕzd získava svoju farbu z oderu disku (oxid železitý), ktorý je hlavnou časťou oderu.
Nové brzdové doštičky predlžujú životnosť bŕzd
Aby sa znížilo obrusovanie brzdových kotúčov, javí sa ako vhodný nový obkladový materiál, ktorý na začiatku vytvára na disku kotúčový alebo trecí film, ktorý chráni kotúč pred nadmerným obrusovaním. To by viac ako zdvojnásobilo životnosť disku, uviedol Lange.
V súčasnosti sa predpokladá priemerná životnosť disku 90 000 km a výmena obloženia musí byť vykonaná zhruba po polovici životnosti. Otázkou zostáva: Má tento (trecí film) „šmuha“ negatívny vplyv na každodenný život? Znižuje to koeficient trenia? Podporuje ľudí v tom, aby „zaspali“, keď sú brzdy vždy jemne zabrzdené? A čo citlivosť na vlhkosť? A výrobca čelného skla už nemohol naniesť ochrannú vrstvu?
Brzdové požiadavky sa u hybridných a elektrických automobilov zmenili, pretože rekuperácia preberá časť brzdnej sily pri normálnom spomalení - nie však pri núdzovom brzdení a brzdení krátko pred zastavením vozidla. Okrem toho môžu byť tieto automobily podstatne ťažšie ako vozidlá s iba jedným spaľovacím motorom. V tejto dileme sa túžba po zmenšení rozmerov bŕzd pravdepodobne zasekne, pretože by bolo nezodpovedné posielať na cestu hybridy a elektrické vozidlá s odkazom na rekuperáciu so slabšími mechanickými brzdami.
Vďaka ľahkej konštrukcii pre bežné brzdové kotúče môžu brzdy ušetriť váhu
Ako je však možné znížiť hmotnosť bežnej brzdy kolesa? Ingo Hoffman zo spoločnosti Schwäbische Hüttenwerke (SHW) spolu s profesorom Hermannom Winnerom z TU Darmstadt skúmali spôsoby zníženia hmotnosti brzdového kotúča. Keramické kotúče vážia iba asi polovicu bežného kotúča zo šedej liatiny, sú však bohužiaľ asi 20-krát drahšie, ale koncepty ľahkej konštrukcie pre konvenčné brzdové kotúče majú potenciál. Tie sú samozrejme tiež o niečo drahšie, ale mohli by znížiť hmotnosť až o 30%.
Uvidí sa, či je možná kombinácia ocele a keramiky. Tam tepelná rozťažnosť materiálových partnerov a krehkosť keramiky, ako aj jej cena stanovili prísne limity.
Ak si položíme otázku o zabudovaní keramických častíc do sivej liatiny, bude sa opak obrátiť: musí to byť stále šedá liatina? - Napríklad v jednej konštrukcii, ktorá bola skúmaná, je odliatý trecí krúžok trecím zváraním na plechovom hliníkovom hrnci. Toto riešenie sa v testoch ukázalo ako dostatočne robustné.
Hľadanie práce pre technikov
Základom bol brzdový kotúč pre platformu Audi B s hmotnosťou 9,9 kg, priemerom 320 mm a šírkou trecích krúžkov 30 mm. Trecí krúžok a hrniec sú vyrobené z jedného odliatku. Hmotnosť variantu zváraného trením klesla na 8,4 kg. Úspora hmotnosti všetkých štyroch tabúľ vozidla pridáva až 6 kg - to je veľa.
Brzdy: Ušetrite váhu s ľahšími brzdovými strmeňmi a zadnými doštičkami brzdových doštičiek
Na brzdových strmeňoch a oporných doštičkách brzdových platničiek sa dalo ušetriť viac hmotnosti, tu je však nadšenie inžinierov pravdepodobne obmedzené. Brzda je koniec koncov bezpečnostný prvok najvyššieho rádu, ktorý nie je možné nahradiť ničím iným.
Ďalšou možnosťou je kompozitný liaty disk, ktorý však pravdepodobne ušetrí iba okolo 100 g. Výroba disku zváraného trením si vyžaduje nové nástroje a miernu zmenu v receptúre zo šedej liatiny, disk sa však iba mierne predraží. Výrobní inžinieri už dlho vedia, že sivá liatina a hliník je možné spájať trecím zváraním.
Namiesto hliníkového hrnca však možno použiť aj hrniec z oceľového plechu, ktorý je len o niečo ťažší ako hliníkový hrniec. Hmotnosť keramického disku sa týmto spôsobom nedosiahne, ale hromadne vyrábané automobily by mali zostať cenovo dostupné.