bilens bremser

En skivebrems består av selve bremseskiven, bremsecaliper og bremseklosser med friksjonsbelegg.

En bil kan være utrustet med bremseskiver foran og bak, men også trommelbremser bak. Siden skivene raskere overfører store bremsekrefter og dessuten tilbyr luftkjøling, har praktisk talt alle moderne biler nå skivebremser, de fleste både foran og bak. Skivene foran er nesten alltid litt større enn skivene bak, for å ta de større kreftene som oppstår, fordi bilen vil vri seg rundt sitt massesenter ved bremsing.

Massive bremseskiver (uten ventilering) er vanlig brukt bak på personbiler med mindre type karosseri og motorer, gjerne under 73 kW (100 hk). Slike er også vanlige i småbiler, både foran og bak.

Stålskiver kan imidlertid bli så varme at bremseeffekten reduseres (såkalt «fading»). Derfor er ventilerte bremseskiver vanlig på framakselen. Større krefter fører til mer varmgang noe som krever mer luftkjøling. Her vil de ventilerte bremseskivene fungere som en vifte, hvor luftstrømmen går i viftekanaler midt i bremseskiven, slik at denne ser ut som den er todelt, med kanaler i midten.

Dette finnes også ventilerte bremseskiver laget av karbonkompositt (karbonfiber innbakt i et karbonmatriks) i stedet for stål. Fordelen med bremseskiver laget av karbonkompositt er lav vekt og ufølsomhet for varmgang. Utfordringen med denne typen bremser har vært den høye prisen.

En trommelbremse system består av:

• selve bremsetrommelen
• bremsesko
• bremsebånd
• fjærer
• selvjusteringsmekanisme
• hydraulisk betjent sylinder (dobbeltvirkende = to stempel) eller mekanisk betjent S-nøkkel (vanlig på tilhengere).

I tillegg til ordinært påkrevd bremsesystem med friksjonsbelegg mekanisk mot skive eller trommel, finnes det også systemer som bremser kjøretøyet rent elektrisk, gjennom elektromagnetisme. Eksempler på dette kan være i en hybrid- og/eller el-bil, der bremsekraften fra elektromotoren bremser selve kjøretøyet samtidig med at batteriet får lading.

Et annet eksempel er den elektromagnetiske bremsen «Telma», gjerne brukt på større biler fra 8 seter og oppover, eller fra 3500 kg og oppover. Her sitter det elektromagneter rundt et sett bremseskiver på mellomakselen. Dette er en meget kraftfull brems. Når strøm kjøres på elektromagnetene skapes et sterkt magnetfelt som vil prøve å stoppe bremseskivene. En ulempe ved dette systemet er den store varmen som utvikles, noe som er en uønsket bieffekt.

I tillegg til ordinært påkrevd bremsesystem med friksjonsbelegg mekanisk mot skive eller trommel, finnes også system som bremser kjøretøyet ved hjelp av væske, gjerne oljebasert og i sammenheng med gearkassen. Denne fungerer i prinsipp som en turbinkobling, der vi har mulighet til å snu oljeretningen i motsatt retning. Dette er et svært effektivt bremsesystem som virker meget godt på tyngre kjøretøyer.

Bremsepedalen betjener bremsesystemet, og er hengt opp i en kraftig brakett under instrumentpanelet. Den overfører kraften via en trykkstang inn i den hydrauliske bremsekraftforsterkeren (bremseservo). Denne forsterker den kraften som sjåføren legger på pedalen, og bilen blir mer lettbetjent.

Et hydraulisk bremsesystem skal tåle en pedalkraft på 100 kp (kraftenhet i kilopond). Målt i newton er dette 980,665 N, noe som tilsvarer rundt 100 kg.

For å få nok bremsekraft og trykk ut til hvert hjul, må vi forsterke kreftene gjennom en bremsekraftforsterker (bremseservo, se servoteknikk). Ved bruk av skivebremser, som krever større væsketrykk enn trommelbremser, som gjerne har en viss egen-servovirkning ved at trommelens rotasjon «drar med seg» bremsebåndene, er det særlig påkrevet med en servo.

I hvilestilling er det lavt trykk på begge sider av arbeidsstempel/membran i bremsekraftforsterkeren. Når bremsepedalen trykkes inn, åpnes en ventil som slipper atmosfæretrykk inn på den ene siden av membranen. Det oppstår dermed et høyere trykk på den ene siden av arbeidsstempelet, som skyves i samme retning som trykkstaget på bremsepedalen. Slik oppstår en hjelpekraft som kan tredoble kraften mot hovedsylinderen og skaper hydraulisk trykk.

Bremsekraftforsterkeren kan også være elektronisk betjent. Da er det en elektrisk motor som gir ekstra hjelpekraft til førers bremsebetjening (se servomotor).

Hovedsylinderen fordeler bremsekraften fra bremsepedal, gjennom bremsekraftforsterkeren og ut til bremsesystemet. Dette er delt inn i minimum to deler, primærkrets (driftsbremsanlegg) og sekundærkrets (nødbremsanlegg), som hver for seg eller sammen skaper trykk i bremsevæsken. Bremserørene leder væske under trykk til hver sin del av hjulbremsene. Kretsene kan være inndelt på ulike måter for å gi den aktuelle bilen en akseptabel nødbrems dersom feil skulle oppstå i en av kretsene. Nødbremsesystemet vil tre i kraft dersom det skulle oppstå lekkasje i noen av kretsene.

En bremsecaliper sin hovedoppgave er å trykke bremseklossene mot bremseskiven ved hjelp av stempel som blir presset mot bremseklossen av bremsevæske som kommer fra bremseslanger og bremserør fra et flerkrets bremsesystem.

Bremseklosser er bygget opp av to deler, et friksjonsbelegg og en «holder» som belegget er festet til. Denne «holderen» er utformet for å passe inn i bremsecaliperen og bremseklaven (bremseklaven er holderen til bremseklossen), der caliperens stempel igjen vil trykke mot «holderen» med friksjonsbelegget slik at dette kommer i kontakt med selve bremseskiven.

Friksjonsbelegget er nå laget av fiber- og keramiske materialer, dette etter at man oppdaget at belegg av asbest var kreftfremkallende.

Mange biler kombinerer system med bremseskiver og bremsetromler (skivebremser fremme og trommelbremser bak). Disse finnes også med en bremseskive som normal driftsbrems, med en bremsetrommel, som er en del av bremseskiven (innvendig) som fungerer for parkeringsbrems-systemet (bak).

En bremsetrommel vil på samme måte som bremseskiven spinne rundt sammen med hjulet. Forskjellen er at trommelen ligger rundt hele bremseanordningen som en sylinder, og bremseskoene med friksjonsbelegg blir presset ut mot trommelen. Denne bremsetypen har en viss egen-servovirkning ved at trommelens rotasjon «drar med seg» bremsebåndene, derav navnet «påløpsbrems».

Trommelbremsen er mer ømfintlig mot varme enn skivebrems, da denne er mer lukket. I tillegg er denne typen brems tyngre og mer krevende for servicearbeid.

Bremserørene skal overføre trykket i bremsevæsken ut til hjulene, og føre den i retur etter bremsing. Dette skjer igjennom et to-krets eller en flerkrets bremsesystem. Rørene kan være laget av rustfritt stål eller kobber og skal være i henhold til standard fastsatt av kjøretøyforskriften.

Bremseslanger har samme oppgave og krav som bremserør. De er laget av oljebestandig, syntetisk gummi (ofte butyl), forsterket med vev av et syntetisk materiale, og danner en bevegelig overføringsinnretning ut til hjulet.

Bremsevæsken skal overføre det hydrauliske trykket i bremsesystemet. Væsken er gjerne glykol blandet med andre alkoholer og tilsettinger som gjør den lettflytende og kompresjonsbestandig. Den er hygroskopisk (vannsugende), og mister sine egenskaper når den tar opp vann. Fordi det alltid er en viss porøsitet i bremsesystemet, vil væsken kunne ta opp fuktighet fra luften omkring systemet og lagre den som små vanndråper. At bremsevæsken absorberer vannet i små dråper er viktig for at ikke vannet skal samle seg i store vannoppsamlinger. Da disse kan fryse og fører mister muligheten til å bremse. Bremsevæsken bør derfor byttes ut hvert annet år. Vanndråper i bremsevæsken kan også være meget farlig fordi de kan brått gå over til damp når de varmes opp. En slik oppvarming skjer når væsken komprimeres ved bremsing. Dampen klapper sammen, og bremseeffekten forsvinner akkurat når man trenger den som mest.

Væsken kan også være syntetisk, som regel silikonbasert (for eksempel DOT5). Denne typen er ikke hygroskopisk, og har lengre levetid.

Alle motorkjøretøyer på offentlig vei over en gitt hastighet (50 km/t), er påkrevd minimum et to-krets bremsesystem for å sikre mot manglende brems ved lekkasje eller havari på en av kretsene. Her vises det til et driftsbremseanlegg og et nødbremseanlegg.

Moderne bremser har et elektronisk styrt såkalt ABS-system (opprinnelig tysk Anti Blockier System, også kalt blokkeringsfritt bremsesystem) som sørger for at hjulene ikke låses når underlaget er glatt og bremsene er på. Systemet «føler» elektrisk om hjulene roterer fortere enn de skal i forhold til bilens rullehastighet. Dette er mulig gjennom en ABS-ring og -sensor for hvert hjul som registrerer evt hjulspinn og automatisk setter på og slipper av bremsekraft (pumpebremsing) med svært korte mellomrom og forholdsvis høy frekvens, slik at hjulene ikke rekker å bli låst.

ABS-bremser ble først utviklet for militære kampfly i 1950-årene, av spesialselskap som engelske Girling og Dunlop. I dag bygges systemene nesten utelukkende av tyske Bosch.

I dyrere biler begynte man tidlig å kombinere ABS brems med ESP, Electronic Stability Program. ESP gjør at bilen «føler» at den holder på å skli av veien. Da bremses hjulene individuelt samtidig som motoreffekten kuttes, helt til bilen igjen går stabilt og i ønsket retning. Virkemåten er gjerne slik: Holder bilen for eksempel på å skli av veien til høyre i en venstrekurve, føler systemet dette via sin bilgyro – en akselerasjonsføler som sitter nær bilens massesenter, og sjekker motorpådrag og styrevinkel (rattutslag).

Om datamaskinen kan fastslå at kjøretøyet er i skrens/rotasjon, reduseres motorpådraget samtidig som ABS-systemet bremser (napper i) fremre høyre og bakre venstre hjul, slik at bilen rettes opp, og skrensen utover til høyre opphører. Systemet krever god elektronikk og tilfredsstillende programmering og analysekapasitet. Et fullgodt ESP-system krever teoretisk sett også en akselerasjonsføler for å reagere tilstrekkelig raskt og riktig.