Kotoučové brzdy: Mají i nevýhody. A čím se liší brzda u Porsche 911 a Škody Octavia?

První zmínka o brzdách, které se velmi podobaly moderním kotoučovým, se datuje už na přelom 19. a 20. století. Patent na tento brzdový systém přihlásil v anglickém Birminghamu jako první Frederick Lanchester v roce 1902. Tento vynálezce je ale spíše než s brzdami spojován s možnostmi vyvážení chodu pístového motoru. Objevil totiž princip vyvažovacích hřídelů rotujících v bloku motoru, tak jak to známe třeba z agregátů EA 888 skupiny VW, v minulosti třeba z velkého čtyřválce firmy Porsche pro modely 924S, 944 a 968. Od zmíněného patentu pana Lanchestera k praktickému masovějšímu využití kotoučové brzdy coby zařízení ke zpomalování rozjetého vozidla ale uběhlo několik desítek let.

Zpočátku se kotoučové brzdy objevovaly na závodních automobilech. U sériových vozidel se s nimi setkáváme až od konce 50. let. Kotoučové brzdy se začaly zpočátku požívat na přední nápravě. V průběhu 60. let se pak objevily první automobily se čtveřicí kotoučových brzd. Příkladem jsou tři slavné sportovní vozy: Jaguar E-Type, Chevrolet Corvette C2 Sting Ray a Porsche 911.

Jak kotoučová brzda funguje?

Kotoučové brzdy patří stejně jako bubnové do skupiny třecích brzd. Ke zpomalení vozidla se u nich využívá tření, při němž vzniká brzdný moment mezi otáčející se a pevnou částí brzdy. Při tření se tak pohybová (kinetická) energie vozidla mění v teplo. Kromě kotoučové a bubnové brzdy se lze u vozidel setkat ještě s převodovou brzdou, která se ale používá jen u některých nákladních vozidel. A dále s pásovou brzdou, kterou ovšem najdete téměř výhradně v samočinné planetové převodovce.

Elektronické systémy v zimě: Proč je ABS a spol. někdy na obtíž?

Zpravidla jsou kotoučové brzdy umísťovány do kol. Otáčející se část brzdy (brzdový kotouč) je tak spojena s nábojem kola. Existují ale i vozidla, kde jsou kotoučové brzdy umístěny blíže podélné ose jeho symetrie, hned za výstup z rozvodovky. A tedy mezi ní a hnací hřídele. V tomto případě konstruktéři sledují snížení hmotnosti neodpružených částí vozu. S tímto se lze setkat u starších modelů Alfy Romeo, Astonů Martin, ale také u rumunského vozu Oltcit. Že takové řešení dost komplikuje výměnu brzdového obložení, je nasnadě. U kotoučové brzdy je tedy pohyblivou částí její kotouč, naopak pevnou brzdový třmen (brzdič), v němž se nacházejí brzdové destičky, coby obložení brzdy.

Proč se pojí s posilovačem?

U levnějších, zpravidla menších aut jsou kotoučové brzdy používány pouze na přední nápravě, vzadu postačí bubnové brzdy. Důvodů, proč tomu tak je, lze najít hned několik. Přední náprava se na zpomalení vozidla podílí přibližně 70 procenty. Proto vyžaduje výkonnější brzdy než ta zadní. Proč je ale kotoučová brzda zpravidla účinnější než bubnová, když má menší třecí plochu?

Důvodem je možnost mnohem snáze kotoučovou brzdu chladit. Na rozdíl od bubnové totiž není třecí plocha uzavřena v bubnu. Proto také kotoučová brzda lépe odolává slábnutí brzdného účinku při dlouhodobém nebo opakovaném brzdění.

Systémy ABS: Umění brzdit i řídit

Kotoučové brzdy mají také vyšší stabilitu brzdného účinku z důvodu malého vnitřního převodu s lineární charakteristikou. Zjednodušeně řečeno, nevyžadují tolik pohyblivých částí od ovládací hydrauliky k částem s obložení. Další výhodou je snazší a rychlejší výměna obložení, tedy za předpokladu, že jsou brzdy umístěny v kole. Poslední výhodou je až o 20 procent menší hmotnost.

Nevýhody kotoučové brzdy

Ačkoliv výhody u kotoučových brzd převládají, lze u nich najít i některé nevýhody. Z důvodu malého vnitřního převodu brzdy je zapotřebí k jejich ovládání obyčejně větší síla než u bubnové brzdy. Proto jsou vhodné ve spojení s brzdovým posilovačem. Pokud má auto kotoučové brzdy a nemá posilovač brzdného účinku (například zmíněný rumunský Oltcit), pak se brzdy obtížně ovládají a pocitově vozidlo moc nebrzdí.

Druhou nevýhodou je obtížnější řešení parkovací brzdy. Proto u některých aut, jsou-li použity kotoučové brzdy i na zadní nápravě, je brzdový systém opatřen pomocnou bubnovou brzdou. Tuto konstrukci mají například vozy Mercedes-Benz. Jinde bylo možné se setkat se dvěma třmeny. Jeden pro hydraulickou a tedy provozní brzdu a druhý pro parkovací. Jde o řešení, které v minulosti používal francouzský Citroën u něhož parkovací brzda působila nikoliv na zadní, ale na přední kola.

U kotoučových brzd se vyskytuje rovněž pískání při brzdění. Vzniká vibrací při dosednutí brzdové destičky na píst brzdového třmenu. K zamezení toho se používají různá opatření od antivibračních plechů připevněných k zadní straně destičky, až třeba po nalepenou protivibrační fólii.

K čemu jsou odvětrávané a keramické kotouče?

Kotoučové brzdy jsou sice obecně lehčí než bubnové, přesto pokud se kotouče a brzdiče zvětšují, roste jejich hmotnost, což je vzhledem k tomu, že se jedná o neodpruženou hmotu, nežádoucí. Proto se zejména u velmi výkonných automobilů lze setkat s odvrtávanými kotouči. Toto neslouží primárně pro odvod tepla, ale důvodem je snaha snížit hmotnost kotouče. I z toho důvodu se u sportovních aut vyrábějí brzdové třmeny (brzdiče) kotoučových brzd z hliníkových slitin. Naopak kotouče jsou běžně vyrobeny z oceli. Mohou být ale také zhotoveny z keramiky, což je technologie používaná u výkonných automobilů.

Výhodou keramiky je velmi malá tepelná vodivost a také hmotnost z ní vyrobeného kotouče. Z toho důvodu nedochází k úbytku brzdného účinku, takzvanému fadingu, při opakovaném nebo dlouhodobě trvajícím použití brzd. Výhodou je také vynikající odolnost proti opotřebení. Nevýhodou je vysoká cena, která se běžně šplhá do stovek tisíc korun. Technologie keramických brzd přišla do osobních aut po patřičných úpravách ze závodních automobilů a také z dopravních letadel. U nich se nepoužívá na každém kole jeden brzdový kotouč, ale hned několik kotoučů v řadě.

Co je plovoucí brzdič?

Kotoučové brzdy se napříč různými aplikacemi neliší pouze průměrem kotoučů, jeho materiálem a provedením, ale také konstrukcí brzdiče (třmenu). Rozlišuje se takzvaný plovoucí brzdový třmen a pevný nebo také monoblokový brzdový třmen. Čím se oba vzájemně odlišují?

Mnohem více rozšířený je plovoucí brzdový třmen. Jeho charakteristickým znakem je použití pístu, případně více pístů, k němuž se přivádí brzdová kapalina pouze z jedné vnitřní (od vozidla) strany brzdiče. To znamená, že přímo stlačuje pouze jednu brzdovou destičku. Ta druhá, vnější je přitlačována posuvnou částí třmenu vzniklou reakční sílou působící na dno válce, v němž se píst pohybuje. Plovoucí brzdové třmeny má naprostá většina aut. Třeba tuzemská novodobá Škoda Octavia bez ohledu na její generaci.

Alternativou jsou pevné třmeny, nebo-li monoblokové. Ty jsou charakteristické tím, že mají písty z obou stran brzdiče. To znamená, že každá z destiček má svůj vlastní. Pístů může být samozřejmě více. U nejvýkonnějších brzd jsou na každé straně až tři písty. Takový brzdič je tedy šestipístový. Kotoučové brzdy s pevným brzdičem běžně používají vozy značek Porsche a Ferrari, v minulosti je měla také naše Škoda 105/120 a její deriváty. U vrcholné stotřicítky a dále 136 a samozřejmě kupé Garde a Rapid byly vpředu použity čtyřpístové pevné brzdiče. To znamená, že na každé straně byly dva písty, místo jednoho u běžných verzí těchto škodovek. Pevné brzdiče jsou dražší a zpravidla také prostorově náročnější, než plovoucí.

Kotoučové brzdy se stále častěji objevují i na zadní nápravě malých aut. Svého času u některých automobilek to dokonce bylo tak, že pokud byl vůz vybaven ABS, měl čtyři kotoučové brzdy, v případě, že nebyl, nabízel výrobce na zadní nápravě obyčejnější bubnové brzdy. Ze značek, které to takto měly vyřešeno zmíníme třeba korejskou Kiu nebo již zaniklou britskou automobilku Rover. Ale to je už historie.