Hvernig virka diskabremsur og hvenær komu þær til sögunnar?
Diskabremsur er tegund af bremsum sem notar hemlaklafa til að klemma pör af hemlaklossum að disk eða „snúningsskífu” til að skapa núning. Þessi aðgerð hægir á snúningi öxuls, svo sem öxli í bíl, annað hvort til að draga úr snúningshraða eða til að halda bílnum í kyrrstöðu. Orka hreyfingarinnar verður að hita sem þarf að losna við.
Vökvastýrðar diskabremsur eru algengasta formið á bremsum fyrir vélknúin ökutæki í dag, en meginreglur diskabremsu eiga við nánast hvaða snúningsás sem er. Íhlutirnir innihalda diskinn, aðal stimpilinn, hemlaklafann (sem inniheldur strokk og tvo bremsuklossa) beggja vegna á disknum.
Við hér hjá Bílabloggi gerum okkur alveg grein fyrir því að margir þeirra sem lesa vefinn okkar vita heilmikið um bíla, örugglega stundum miklu meira en við sem erum að skrifa á vefinn. En fyrir hina sem vita minna er kannski sniðugt að upplýsa um tækniatriði sem allir eru ekki með á hreinu.
Einn slíkur hlutur eru diskabremsur, sem við ætlum að fjalla lítillega um í dag.
Meira en aldargömul tækni
Þróun á bremsum af diskum hófst í Englandi ekki löngu fyrir aldamótin 1900. Árið 1902 hannaði Lanchester Motor Company bremsur sem litu út og virkuðu á svipaðan hátt og nútíma diskabremsukerfi þrátt fyrir að diskurinn væri þunnur og barki virkjaði bremsuklossann.
Önnur hönnun var ekki hagnýt eða fáanleg í bílum í 60 ár í viðbót. Árangursrík þróun hófst í flugvélum fyrir síðari heimsstyrjöldina og meira að segja þýski Tiger skriðdrekinn var búinn diskabremsum árið 1942.
Eftir stríðið fór að bera á tækniframförum í þessum efnum, svo sem árið 1949, með diskabremsum á fjórum hjólum í Crosley, og sömuleiðis í Chrysler sem ekki var með bremsuklafa.
Á fimmta áratug síðustu aldar komu fram bremsur sem sýndu yfirburði svona bremsukerfis í 24 tíma Le Mans kappakstrinum, sem krafðist þess að bremsað væri á miklum hraða nokkrum sinnum á hring. Jaguar kappaksturshópurinn sigraði með því að nota bíla með diskabremsum og öruggt er að þessi árangur náðist með betri afköstum við bremsun yfir keppinautum með skálabremsum. Fjöldaframleiðsla hófst með Crosley 1949 og viðvarandi fjöldaframleiðsla hófst árið í 1955 Citroën DS.
Bremsa betur
Samanborið við skálabremsur bjóða diskabremsur upp á betri stöðvun vegna þess að auðveldara er að kæla diskinn. Þar af leiðandi eru diskar síður viðkvæmir fyrir „bremsfalli“ sem stafar af því að íhlutir í bremsunum ofhitna. Diskabremsur jafna sig einnig hraðar eftir að hafa blotnað (blautar bremsur eru minna árangursríkar en þurrar).
Skoðum nú bremsur betur
Þegar kemur að öryggi í akstri er ekkert mikilvægara en dekk og bremsur. Hér á eftir er farið aðeins betur yfir bremsur, við reynum að útskýra hvernig þær virka, og eins hvers vegna þú gætir haft báðar gerðirnar í sama farartækinu, hvers konar slits er að vænta og hvaða íhlutir þarfnast viðhalds.
Grunnatriði bremsukerfis
Diska- og skálabremsur eru báðar byggðar á vökvaþrýstikerfi. Hemlun byrjar með vélrænum krafti – fótur ökumanns ýtir á bremsufótstigið.
- Stimpill þjappar bremsuvökva inni í höfuðdæluna sem er staðsett undir vélarhlíf bílsins nálægt vélinni í bílnum. Þetta skapar mikinn vökvaþrýsting og býr til mun stærri kraft en það litla átak sem felst í því að stíga á fótstigið.
- Þrýstingurinn er fluttur með bremsuvökvanum í gegnum bremsurörin og síðan í gegnum bremsuslöngur (sveigjanlegar slöngur) sem tengja lagnirnar við bremsubúnað við hvert hjól.
- Þar breyta stimplar í bremsuklafanum þessum vökvaþrýstingi aftur í vélrænan kraft. Bremsuklossunum er ýtt að bremsudiskinum eða bremsuskálina og hægir á eða stöðvar bílinn.
Grunnatriði diskabremsu
Diskabremsur eru á flestum bílum í dag. Þær eru festar á framöxul og oft að aftan líka. Til að stöðva hjól (og bílinn þinn) notar diskabremsa bremsuklafa með stimpli/stimplum og bremsuklossum til að þrýsta á snúningsdisk.
Bremsuklafinn er klofamyndaður búnaður sem er festur við bílinn/ökutækið með festingu þannig að klafinn fellur utan um diskinn. Það lítur út og virkar eins og c-laga klemma. Klafinn inniheldur:
- Bremsuklossa: málmplötur með áfestu efni sem veitir stöðvun merð núningi og þolir að hitna.
- Einn eða tvo stimpla til að ýta á bremsuklossana að diskinum þegar þú hemlar.
- Lofttæmingarskrúfu sem gerir kleift að þjónusta bremsurnar og skipta um vökva.
- Gúmmíþéttingu á stimplinum sem kemur í veg fyrir leka á bremsuvökva og dregur stimpilinn til baka þegar ekki er lengur ýtt á fótstigið.
- Rykhlíf til að halda mengunarefnum frá stimplinum.
- Klemmur með hristivörn sem halda bremsuklossunum stöðugum.
Bremsudiskurinn er úr steypujárni eða stáli/steypujárni. Hann er festur við hjólnafið og snýst með hjólinu. Hann er yfirborðið sem bremsuklossarnir virka á. Þegar stigið er á bremsurnar, þrýstir bremsuvökvi undir þrýstingi á stimplana inni í bremsuklafanum og þvingar bremsuklossana að diskinum. Þegar bremsuklossarnir þrýsta á báðar hliðar disksins stöðvar núningurinn snúnings hjólsins.
Bremsudiskar geta annað hvort verið gegnheilir eða loftkældir. Loftkældir diskar hafa meira yfirborðsflatarmál og geta auðveldlega losað um hitann sem myndast þegar verið er að bremsa.
Tvær gerðir af diskabremsum
Það eru tvær tegundir af diskabremsum, nefndar eftir gerð bremsubúnaðarins: fljótandi og fastar.
Fljótandi bremsuklafi (einnig kallaður færanlegur/rennanlegur) er algengasta gerðin. Hann hefur einn eða tvo stimpla. Þegar bremsunum er beitt er innri bremsuklossinn þvingaður að diskinum en á sama tíma færist bremsuklafinn nær diskinum. Þessi aðgerð ýtir ytri bremsuklossanum einnig að diskinum.
Hönnun á föstum bremsuklafa er með einum eða fleiri stimplum sem eru festir á hvorri hlið disksins. Bremsuklafinn sjálfur rennur ekki: Hann er tryggilega festur við bremsubúnaðinn. Þegar hemlunum er beitt hreyfast aðeins stimplarnir í bremsudælunum og ýta bremsuklossunum að diskinum.
Íhlutir sem þarfnast viðhalds
Í meginatriðum eru það bremsuklossarnir sem slitna hraðast og þarf að skipta þeim reglulega út. Diskarnir sjálfir slitna líka, en á lengri tíma. Stundum slitna diskarnir þannig að það verður ójafnt álag þegar stigið er á fótstigið og það kemur fram „skjálfti“. Þetta er oftast vegna þess að diskurinn/diskarnir hafa misslitnað og bremsuklossarnir grípa ekki jafnt, eða þá að diskurinn hefur ofhitnað og er ekki lengur sléttur.
Er betra að hafa fleiri stimpla í bremsuklafanum?
Sportbílar eru oft með bremsur með fjórum eða jafnvel sex stimplum í bremsuklafanum, en hverjir eru kostirnir – og er þetta þess virði?
Bremsuklossar eru í mjög mismunandi stærðum og gerðum en þeir gera allir það sama.
Þeir ýta núningsefni – það er bremsuklossunum að bremsudiskinum og hægir á snúningshraða bæði disksins og hjólsins sem hann er festur við.
Algengasta tegund bremsu notar aðeins einn stimpil í því sem kallað er „fljótandi“ uppsetning. Bremsufótstigið ýtir vökva um annaðhvort gúmmí eða fléttaðar bremsulagnir og í strokka inni í klafanum, þar sem það ýtir bremsustimplinum út og á diskinn.
En fljótandi klafar geta hreyfst aðeins til þegar þessi fyrsti púði slær á skífuna. Snerting fyrsta bremsuklossans dregur svo hinn klossann á áhrifaríkan hátt á gagnstæðri hlið disksins og skapar nauðsynlegt grip til að draga hraðann niður eins mikið og þörf krefur. Um leið og fætinum er lyft af fótstiginu losnar um átakið og allt fer aftur í eðlilegt horf.
Svona uppsetning virkar bara ágætlega fyrir „venjulega“ bíla, að því tilskildu að búnaðurinn sé smurður og viðhaldið rétt. Fyrir daglegan akstur er engin raunveruleg ástæða til að uppfæra, nema bara „af því bara“.
En betri kerfi eru til, þar sem eftirspurn er til staðar. Þyngri og / eða hraðskreiðari bílar þurfa bremsur sem ráða við meiri hita, oftar, og skila enn meiri krafti á diskinn með enn meiri stjórn frá bremsfótstiginu.
Það er fyrir þessar aðstæður sem þörf er á bremsum með fleiri stimpla.
Auk tveggja stimpla fljótandi klafa sem vinna á sama hátt og að ofan, eru til staðar fastir tvöfaldir stimplar sem eru með stimpla beggja vegna disksins, kreista jafnt og – kenningin segir – bjóða meiri afl þegar verið er að bremsa.
Ofan á það er möguleiki á meira afli strax í upphafi og jafnara sliti vegna þess að báðir bremsuklossarnir ættu að hafa snertingu við diskinn á sama tíma. Tvískipt andstætt-stimpla skipulag virkar mjög vel fyrir sportlega en samt létta bíla.
Með meiri hraða eða þyngd kemur þörfin fyrir enn betri bremsur.
Sportbílar þurfa almennt séð bremsur með stærri bremsudiskum sem og fleiri stimpla í klafanum. Aðalástæðan er betri stýring á hitamyndun. Allur þessi aukni hraði og þyngd skapar miklu meiri hita við bremsuklossana og aukinn hiti getur verið vandi bremsukerfisins.
Stærri bremsuklafar með fleiri stimplum eru með stærri bremsuklossa sem þola betur hærra hitastig en minni klossar úr sama efni. Stærri diskur varpa einnig meiri hita frá stærra yfirborði.
Ástæða númer tvö er sú að hægt er að stilla fjögurra stimpla bremsuklafa, með tveimur settum af andstæðum stimplum, til að láta fremri tvo stimplana grípa örlítið fyrr en fyrir aftara parið, sem gefur meiri mótum og tilfinningu hjá góðum ökumanni; gagnlegt á blautum vegi. Hægara kraftinntak við átakspunktinn getur líka verið minna óstöðugt ef þú þarft að bremsa í miðri beygju, þó að mikið af því byggist á sérstakri uppsetningu.
Ástæða númer þrjú, hvers vegna fjölstimplaklafar eru betri, er einföldust. Fleiri stimplar jafna meiri kraft. Þú veist nú þegar að það er meira núningsefni í stærri klossa, en meira af því er þrýst á diskinn af fullum styrk. Í stuttu máli geta margstimpla bremsuklafar stöðvað þig hraðar á veginum og látið þig bremsa seinna á veginum – en aðeins ef dekkin þín hafa nægilegt grip.
Auðvitað er dýrara að endurnýja stærri klossa og bestu bremsuuppfærslurnar geta kostað helling til að byrja með, þannig að slíka fjárfestingu þarf að íhuga vandlega.
(Byggt á mörgum greinum á vefnum um diskabremsur)
Hvað finnst þér, lesandi góður? Smelltu hér til að skapa umræður við Facebookfærslu þessarar greinar! Og endilega láttu þér „líka“ við okkur á Facebook til að missa ekki af fréttum úr bílaheiminum.
Umræður um þessa grein