Vzduchové brzdy vs. hydraulické brzdy: jaký je rozdíl?

Zásadní rozdíl spočívá v pracovním médiu a v tom, jak každý systém selhává. Hydraulické brzdy přenášejí sílu vaší nohy prostřednictvím nestlačitelné kapaliny přímo do brzdových válečků nebo třmenů: sešlápnete pedál, kapalina se pohne, brzdy sevřou. Vzduchové brzdy jsou pneumatické. Kompresor poháněný motorem vytváří v nádržích zásobu stlačeného vzduchu a brzdový pedál (řídicí ventil) pouze dávkuje, kolik uskladněného vzduchu se dostane do brzdových komor. Největší praktický rozdíl je v tom, že vzduchové brzdy jsou bezpečné při poruše: při ztrátě tlaku vzduchu silné pružiny automaticky aktivují brzdy a vozidlo zastaví. Při ztrátě kapaliny v hydraulickém systému se může stát, že pedál dosedne na podlahu a nic se nestane.

Právě toto jediné konstrukční rozhodnutí je důvodem, proč každý naložený návěs, autobus MHD a dálniční přívěs jezdí na vzduch, zatímco váš pickup a osobní auto na hydrauliku.

Jak každý systém přenáší sílu na kola

Hydraulické brzdy spoléhají na uzavřený okruh naplněný kapalinou. Pedál tlačí píst hlavního brzdového válce, a protože brzdová kapalina se nestlačuje, tento tlak se téměř okamžitě projeví u každého třmenu. Podtlakový nebo hydraulický posilovač znásobuje sílu vaší nohy, takže řidič dokáže vytvořit dostatečnou svěrnou sílu i s lehkým tlakem na pedál. Je to jednoduché, lehké, rychlé a soběstačné řešení.

Vzduchové brzdy fungují opačně: síla je již uskladněna a řidič pouze ovládá ventil. Řemenem nebo ozubeným kolem poháněný kompresor vzduchových brzd udržuje nádrže nabité přibližně na 120 psi. Když sešlápnete nožní ventil, vzduch proudí přes reléové ventily do brzdových komor, kde membrána tlačí táhlo, otáčí seřizovačem vůle a natáčí S-vačku, která roztlačuje čelisti proti bubnu. Protože se zásoba vzduchu neustále obnovuje a uskladňuje, vzduchový systém dokáže produkovat obrovskou, opakovatelnou svěrnou sílu, aniž by od nohy řidiče vyžadoval cokoli navíc. Celý řetězec komponent popisuje článek jak fungují vzduchové brzdové systémy.

Srovnání vedle sebe

Proč těžká vozidla používají vzduch

K přechodu na vzduch namísto kapaliny u nákladních vozidel tlačí několik faktorů:

• Bezpečné parkovací a nouzové brzdění při poruše. Pružinové brzdy jsou drženy vypnuté tlakem vzduchu. Pokud praskne vedení nebo systém vypustí tlak, pružiny se automaticky aktivují. 40tunová souprava se nemůže spoléhat na kapalinový okruh, který přestane fungovat při jediném úniku.
• Neomezená zásoba. Kompresor neustále doplňuje nádrže, takže dlouhá klesání a opakované prudké brzdění nevyčerpají brzdné médium tak, jak by mohl vyprchat nebo se přehřát pevný objem kapaliny.
• Snadné spojení s přívěsem. Vzduch se spojuje mezi tahačem a přívěsem přes rychlospojky a vzduchová vedení, která se během vteřin připojí i odpojí. Vedení pevného hydraulického potrubí k výměnnému přívěsu by bylo nepraktické a nebezpečné.
• Obrovská, konzistentní svěrná síla. Uskladněný tlak vzduchu působící na velké membrány komor produkuje sílu potřebnou k zastavení plně naložených náprav, aniž by vyžadoval hrubou sílu nohy řidiče.
• Redundance. Nákladní vozidla používají duální vzduchový brzdový systém s odděleným primárním a sekundárním okruhem, takže při poruše jednoho zůstává použitelné brzdění na druhém.

Proč osobní auta zůstávají u hydrauliky

Lehká vozidla to jednoduše nepotřebují. Zátěže jsou natolik malé, že tlak kapaliny spolu s podtlakovým posilovačem poskytuje dostatečnou brzdnou sílu, a hydraulické systémy jsou lehčí, levnější a reagují okamžitě bez zpoždění. Není potřeba spojovat s přívěsem, není potřeba nepřetržitě běžícího kompresoru a moderní dvouokruhový hydraulický hlavní válec poskytuje odpovídající redundanci vpředu/vzadu pro danou hmotnost vozidla. Přidání kompresoru, nádrží, sušiče a sítě ventilů do osobního auta by přidalo hmotnost a složitost bez skutečného přínosu.

Existuje i střední řešení: vzduchem ovládané hydraulické brzdy (air-over-hydraulic) používají tlak vzduchu k ovládání hydraulického hlavního válce, což je běžné u vozidel střední kategorie, která chtějí ovládání ve stylu vzduchových brzd v kombinaci s hydraulickými koly.

Kompromisy, na které nezapomínat

Vzduchové brzdy nejsou bez nevýhod. Reagují o zlomek vteřiny pomaleji, protože vzduch musí proudit vedeními a ventily, než se v komoře vybuduje tlak, což je důvod, proč na zpoždění brzd a výpočtu brzdné dráhy záleží například u zkoušek CDL. Vozidlo také neuvolní parkovací brzdy, dokud se systém nenabije na přibližně 120 psi, takže po startu musíte chvíli počkat. A protože stlačený vzduch vždy nese vlhkost, v nádržích se hromadí voda a musí se odpouštět. Proto posádky vypouštějí nádrže a proto je instalován vzduchový sušič, který odstraní vlhkost dřív, než se dostane do nádrží. Bez toho hrozí koroze, zamrznutí ventilů a zablokování v zimě.

Hydraulické systémy mají svou vlastní slabinu: kapalina časem pohlcuje vodu, čímž se snižuje její bod varu a hrozí ztráta účinnosti brzd (fading) při trvalém zatížení teplem. Pro provozní cyklus osobního auta se to ale snadno zvládá pravidelnou výměnou kapaliny.

Praktické pravidlo: pokud je vozidlo natolik těžké, že vyžaduje řidičské oprávnění CDL, téměř jistě jezdí na vzduchové brzdy – právě proto, že si těžké vozidlo nemůže dovolit ztratit veškeré brzdění kvůli jedinému úniku.

Znalost toho, na jakém systému pracujete, mění vše ohledně diagnostiky. U vzduchového systému vás nízký tlak, pomalé nabíjení nebo varovná bzučák nasměrují ke kompresoru, regulátoru nebo úniku: začněte u článku vzduchový brzdový systém ztrácí tlak. U hydrauliky hledáte kapalinu, těsnění a posilovače. Stejný úkol – zastavit vozidlo – ale s zcela odlišnou instalatérskou soustavou v pozadí.