Vše, co potřebujete vědět o brzdách letošních formulí

Brembo vydalo pěkné video o letošních brzdách, které jsme využili k tomu, abychom vám celý nový brzdový systém popsali.
Vše, co potřebujete vědět o brzdách letošních formulí
  • 00:24 – Brzdový pedál. Maximální tlak vyvinutý pilotem: 160 kg; jezdci při tom pomáhá zpomalení až do 6g. 
  • 0:33 – Hlavní brzdové válce. Podle pravidel nesmí být rozdíl mezi průměry hlavních brzdových válců větší než 2 mm. Levý > přední brzdový okruh (b. o.), pravý > zadní b. o.
  • 00:40 – Telemetrie brzdového systému. Senzor zdvihu pístu v hlavním brzdovém válci a senzor tlaku v hlavním brzdovém válci.
  • 0:50 – Objem kapaliny v nádržkách se pohybuje mezi 100 až 250 cm3 (závisí na míře opotřebení brzdových kotoučů a destiček). Brzdová kapalina HTC64T má nízký koeficient stlačitelnosti a vysoký bod varu.
  • 1:10 – Šestipístové brzdové třmeny: obrobené z monobloku slitiny hliníku a lithia, pracovní teplota: 120 až 230°C.
  • 1:22 – Odvzdušňovací ventily: umožňují rychlé a bezpečné odvzdušnění i horkého brzdového systému.
  • 1:28 – Brzdové destičky. Hmotnost a tvar brzdových destiček záleží na tom, zda se upřednostňuje tuhost třecího materiálu nebo optimální chlazení brzd.
  • 1:33 – Telemetrie brzdového systému: LVDT senzor opotřebení, infračervený senzor pro měření teploty brzdových kotoučů.
  • 1:40 – Brzdové kotouče: kvůli zlepšení tepelné výměny se zvyšuje počet ventilačních otvorů.
  • 1:50 – Brake by wire
  • 2:32 – Brake by wire, zajištění pro případ selhání.
  • 2:40 – Zadní brzdové třmeny. Zavedení výkonnějšího systému pro rekuperaci kinetické energie vedlo ke zmenšení zadních třmenů.
  • 2:50 – Zadní brzdové kotouče. Průměr a tloušťka zadních kotoučů se díky systému pro rekuperaci kinetické energie podařilo snížit o přibližně 7%.

Poznámka: záložky je možné používat po spuštění videa

Brzdový pedál

Jelikož je vystaven většímu zatížení než plynový pedál, klade se větší důraz na jeho konstrukci a použité materiály. Standardně se používají uhlíková vlákna, titan nebo hliník.

Tvar, odezva nebo pozice pedálu uvnitř monokoku se přizpůsobuje každému jezdci na míru. Ergonomie je na prvním místě. Důležité je zajistit, aby noha ani při nejtvrdších brzdných manévrech, kdy působí vysoké přetížení, nesklouzla z pedálu.

Často se po okrajích pedálu přidává boční vedení a na pedál přilepí protiskluzová páska.

Hlavní brzdové válce

Pedálem se mechanicky přenáší síla na hlavní brzdové válce a takto vzniká tlak v systému. Přesněji, pedál pohybuje písty v hlavních brzdových válcích, kde v důsledku tohoto pohybu dochází ke stlačení brzdové kapaliny a následně k pohybu jednotlivých pístů v brzdových třmenech. Každý z dvojice navzájem nezávislých hlavních brzdových válců ovládá jeden z brzdových okruhů.

Z důvodu zvýšené pasivní bezpečnosti pravidla předepisují takové uspořádání, aby i v případě selhání brzd na jedné nápravě bylo stále možné vozidlo bezpečně zastavit.

Posilovač brzdného účinku, ani jiné zařízení schopné ovlivnit výkonnost brzd není povoleno. Rovněž je zakázáno ABS a ovládání brzdového systému musí vysloveně probíhat na přímý fyzický pokyn jezdce.

Dlouhá výroba 

Výroba každého třmenu vyžaduje přibližně 10 hodin nepřetržitého obrábění, i když ve skutečnosti je tento proces několikrát přerušovaný kvůli různým procedurám včetně povrchové úpravy, ručního opracování, či testování.

Brzdové třmeny

Technická pravidla předepisují pro každé kolo jeden třmen s nejvíce šesti písty upevněný v maximálně dvou bodech. Umístění třmenu je vždy výsledkem kompromisu mezi chlazením a polohou těžiště. Zpravidla existují podstatné rozdíly mezi předním a zadním třmenem, a to nejen v jejich pozici.

Tým si během jedné sezóny vystačí s deseti sadami třmenů.

Brzdové destičky

Pravidla umožňují použití dvou brzdových destiček pro každé kolo. Co se týče třecího materiálu, zde se jakákoli podobnost s brzdovými systémy běžných silničních vozidel končí a nacházíme souvislosti spíše s aplikacemi v letectví.

V praxi se již několik dekád používá uhlík-uhlíkový laminát. Jde o materiál značně odlišný od kompozitů z uhlíkových vláken. Uhlík-uhlík tvoří uhlíková matrice vyztužená uhlíkovými vlákny. Vyrábí se složitým procesem impregnace a karbonizace, přičemž se vyznačuje výjimečnými vlastnostmi, hlavně co se týče tepelné odolnosti a koeficientu tření.

Týmy mají dnes na výběr ze dvou dodavatelů třecích materiálů - Brembo a Carbone Industrie - kteří zajišťují zhruba 280 až 480 kusů brzdových destiček pro jeden tým na celou sezónu.

Telemetrie brzdového systému

Opotřebení brzd je monitorováno měřením posunutí brzdových destiček. Pohyb pístů v každém brzdovém třmenu je snímán drobnými LVDT senzory zabudovanými přímo ve třmenu a speciálně navrženými tak, aby odolávaly vibracím, nárazům a pochopitelně také vysokým teplotám. Zadní část brzdových destiček totiž může dosáhnout teploty až 400°C, zatímco samotný třmen je vystaven teplotám v rozsahu 150 až 200°C.

Měření teploty brzdových kotoučů má na starosti infračervený senzor připevněný ke štítu za brzdovým kotoučem tak, aby měl optický snímač přímou viditelnost na povrch brzdového kotouče.

Všechny naměřené signály, spolu s několika dalšími z množství různých senzorů připevněných k rohům vozidla, se setkávají ve čtyřech jednotkách rozhraní senzorů (jedna pro každé kolo), odkud vedou dva kabely přímo do řídící jednotky vozidla.

Brzdové kotouče

Brzdové kotouče mohou být nejvíce 28 milimetrů tlusté s maximálním vnějším průměrem 278 milimetrů. Rozměry se mohou lišit prakticky okruh od okruhu, přičemž na tratích, kde brzdění nepředstavuje kritický faktor, mohou být brzdy menší než pravidly určené maximum.

Materiál, ze kterého se brzdové kotouče vyrábějí, je v zásadě shodný s materiálem brzdových destiček, avšak výroba kotoučů je o něco náročnější, kvůli složitější geometrii. Ještě ve fázi vývoje podléhají optimalizacím proudění vzduchu a CFD analýzám společně s brzdovými kanály, aby se zajistilo optimální chlazení. Za tímto účelem obsahují až tisícovku ventilačních otvorů.

Ventilace a tepelná výměna v rámci kotoučů je klíčová, neboť mohou dosáhnout teploty až 1 200° C. Optimální účinnost přitom přichází v rozmezí 400 až 1000 ° C. Zatímco nižší teploty znamenají snížený brzdný výkon, vyšší teploty vedou k oxidaci povrchu, což následně rapidně zvyšuje opotřebení (předchozí generace brzdových kotoučů zvykla během víkendu ztratit až 4 mm ze své tloušťky jen kvůli nadměrnému zahřátí) a dlouhodobé vystavení nadměrnému zahřátí dokonce může vést až k explozi brzdového kotouče.

Brake-by-wire

Zadní brzdový okruh za normálních podmínek již není ovládán tlakem brzdové kapaliny v jednom z hlavních brzdových válců, jako tomu bylo doposud.

Prioritou je při zpomalování do maximální možné míry využívat regenerativní brzdění motorgenerátorem. Ten však není za všech okolností schopen zajistit brzdný výkon odpovídající požadavku jezdce, a proto k brzdění přispívají i klasické hydraulické kotoučové brzdy.

U nich však na písty v třmenech působí hydraulická kapalina z vysokotlakého hydraulického systému vozidla (stejného, ​​který má na starosti například i ovládání mechanismu řazení, škrtících klapek, diferenciálu, či spojky). Na základě výpočtů řídící jednotky přihlédnutím vstupní hodnoty ze senzoru tlaku v hlavním brzdovém válci předního brzdového okruhu, čidla teploty předních brzdových kotoučů, přednastaveného rozložení brzdného účinku a aktuálního vytížení MGU-K aktuátor zajistí v každém okamžiku správný tlak na písty v zadních brzdových třmenech.

Klepněte pro větší obrázek 
Schéma systému brake-by-wire
 

Brake-by-wire - zajištění pro případ selhání

Pokud by došlo k jakékoliv poruše brake-by-wire musí ve vozidle existovat permanentní hydraulické propojení mezi brzdovým pedálem a zadními brzdami jako záložní řešení.

Brzdový systém musí být navržen tak, aby po selhání elektrohydraulického systému došlo k hladkému přechodu na klasický systém. Jezdec si to velmi snadno všimne, protože brzdový pedál najednou velmi citelně "změkne".

Další důsledky brake-by-wire

Jak již bylo zmíněno, klasické zadní brzdy dnes nejsou vytížené tak jako v letech minulých, díky čemuž je bylo možné zmenšit a odlehčit. Vymizely i složité mechanické systémy využívané na ladění křivky vyvážení brzd v závislosti na tlaku v brzdovém systému. Tyto byly nahrazeny mnohem jednodušším softwarovým mapováním. Kromě toho týmy odstranili i dva písty z každého zadního třmenu, takže ty jsou nyní jen čtyřpístkové.

Diskuze (3) Další článek: Ricciardo se může stát mistrem světa, myslí si Berger
17:54 | Leclerc odjel na okruhu Paula Ricarda s aktuálním vozem Ferrari v rámci testů pro Pirelli 120 kol. Testoval i Bottas s Mercedesem (102 kol).
11:02 | Buemi se do F1 nevrátí, zůstává ve formuli E a bude jezdit za Nissan.
19. září | Force India nasadí v Rusku do prvního tréninku Latifiho.
18. září | Výběr pneumatik pro GP Ruska.. odkaz