Nakon brojnih tekstova u okviru sekcije TECH koji su se ticali problematike kako efikasno pokrenuti automobil, red je da barem jedan posvetimo i tome kako isti efikasno zaustaviti. Glupo je pričati o tome šta i koliko kočioni sistem znači u vožnji, jasno je da je jedan od najvažnijih zadataka inženjera u razvoju jednog novog automobila upravo napraviti što efikasnije kočnice, pritom vodeći računa o tipu vozila, nameni i samoj ceni koštanja sistema. I sami ste svesni koliko se, u poslednjih nekoliko godina, pojavilo novih koncepata i (elektronskih) sistema koji potpomažu sigurno i delotvorno kočenje današnjih, modernih automobila. Jedan od prvih i revolucionarnih sistema koji je služio kao pomoć kočionom sistemu, ABS (>Anti-lock Braking System<), je danas već standard na velikoj većini vozila i još malo pa će punih trideset godina otkako je upotrebljen prvi put. Ipak, neke osnove su oduvek bile u potpunosti identične, pa tako neće biti problema i komplikacija objasniti osnovni princip funkcionisanja ovog veoma važnog sistema. Poluge, hidraulika, ulje, diskovi i doboši su, verujem, pojmovi sa kojima ste vrlo dobro upoznati, a većinu od njih danas koristi i polovni Jugo 45 iz osamdesetpete, kao i najnoviji Maybach. I u jednom i u drugom modelu morate nogom pritisnuti pedalu da biste zakočili. U sledećem tekstu ćemo se baviti pitanjem kako se tim, relativno laganim pritiskom uspeva zaustaviti nešto toliko veliko i teško kao što je automobil? E sad, tu je i pitanje zašto je potreban više nego duplo manji pritisak na pedalu Maybach-a nego kod spomenutog Jugića, iako je on par tona teži? Na kraju teksta će biti i reči i nekim modernim rešenjima koji služe kao pomoć ovom sistemu.Upoznajmo se, za početak, sa nekim osnovnim problemima iz fizike, koji su od velike važnosti za svaki kočioni sistem.



U ovoj priči se sve vrti oko sile (F). Početna, iliti osnovna sila je ona kojom mi pritiskamo papučicu kočnice nadole. Ideja svega je da kočioni sistem multiplicira (poveća) tu početnu silu, koja bi tako bila višestruko veća na samom disku, odnosno dobošu, kojim se automobil koči. Kočioni sistem inkorporira nekoliko svojih delova da bi se to izvelo. Fizika koju je potrebno znati da bismo savladali ove osnove jesu, i to redom: poluga, hidraulika i trenje (frikcija). Poluga čini prvi, hidaulika drugi (i najveći), a trenje/frikcija treći deo kočionog sistema. Kao što verujem i pretpostavljate, efekat poluge je iskorišćen za početno multipliciranje sile kojom mi delujemo na samu papučicu. Dakle, ako imamo jednu jednostavnu polugu sa dva nejednaka kraka (na slici – levi je duplo duži od desnog), primenom sile na duži krak (zapravo papučica) dobijamo duplo veću silu na desnom kraku. U stvarnom svetu, kraći desni krak je deo koji dalje vodi do sledećeg dela kočionog sistema i ovim jednostavnim principom već u startu dobijamo par puta veću silu koja se dalje prenosi kroz ostatak sistema. Da razjasnimo – takva, povećana sila se neće izgubiti i neće nikako oslabiti kroz ostatak sistema. Daljim delovanjem istog ona će se samo povećavati. A za sledeće delove sistema se moramo pozabaviti sa hidraulikom. I hidraulika je vrlo jasna – imamo zatvoren sistem ispunjen tečnošću i najmanje dva specifična klipa na krajevima, koji se nalaze u savršeno zaptivenim cilindrima. Pritisnete jedan kraj (tj. klip) i taj će se pritisak, pomoću tečnosti u zatvorenom telu, preneti na drugi kraj, tj. klip. Velika prednost ovakve hidraulike jeste da se ova vrsta pritiska, odnosno sila može prenositi kroz razgranat i često vrlo dugačak sistem. Od kvaliteta zatvorenog tela i osobina primenjene tečnosti zavisi da li će se sila efikasno preneti sa jednog na drugi kraj. Stoga, kočioni sistem, u svom hidrauličnom delu, koristi specijalnu vrstu ulja, na koje komresija ne može uticati. Ali, naravno, cilj hidrauličnog sistema u kolima jeste da silu sa početnog dela višestruko uveća do svog krajnjeg dela. Ovaj cilj se postiže menjanjem dimenzija klipova i cilindara. Kao što vidite na donjoj slici, kombinacijom užeg cilindra i klipa manje radne površine na početku sistema (prečnik 5cm) i mnogo šireg cilindra i većeg klipa na kraju (15cm), dobijamo skoro devet puta veću silu kao autput! Po sličnom principu radi i sistem u automobilu, s tim što on obuhvata i brojne pomoćne uređaje, poput servo-pojačivača (>power booster<), glavnog cilindra i multifunkcionalnog ventila. Ovi uređaji su upravo tim redom postavljeni u sistemu, pa ćemo i tim redom bliže pojašnjavati njihovu ulogu i princip funkcionisanja. Nakon multifunkcionalnog ventila, koji je poslednji spomenut, hidraulika se nastavlja vodovima do aktivnih delova kočionog sistema – diskova ili doboša. Tu se zapravo i nalazi drugi kraj, tj. drugi cilindar sa klipom hidraulike, kojim se pomeraju pločice ka disku, odnosno gurtne ka dobošu (deo na koji se odnosi trenje/frikcija). No, o tome nešto kasnije, hajde da sada bliže pojasnimo spomenute uređaje:

• Servo-pojačivač – Osnovna i konkretna uloga ove sprave jeste da olakša posao vozaču, tj. da poveća silu koja će se isporučiti ka drugom kraju hidrauličnog sistema. Uz pomoć vakuuma koji dobija od samog pogonskog agregata vozila (ili posebne vakuum-pumpe kod dizela), servo stvara potrebno povećanje početne sile. Kažem početne, jer se ovaj servo nalazi odmah nakon autputa poluge sa papučicom kočnice i zapravo nema nikakve direktne veze sa hidraulikom! Njegovo funkcionisanje je nešto složenije – kroz njegovu sredinu prolazi jedna dvodelna osovina, s jedne strane vezana za spominjanu polugu, dok druga (izlazna) strana vodi ka sledećem uređaju, glavnom cilindru. Jedan od osnovnih delova ovog servo-pojačivača jeste jedan mali ventil kojim se ustvari stvara vakuum unutar uređaja. Spomenuta osovina je u ovom uređaju odvojena, pa tako deo koji je u vakuumu implicira mnogo veću silu ka autputu.






• Glavni cilindar – Njega ste verovatno imali prilike da vidite, ako ste otvarali haubu svog (ili nečijeg) automobila. Ovo je zapravo početni cilindar sa klipom hidrauličnog sistema, iznad kojeg se nalazi rezervoar za kočiono ulje. On je, iz sigurnosnih razloga, podeljen u dva dela, a i sam cilindar u sebi, iz istih razloga, sadrži dva klipa. Dakle, ako slučajno dođe do curenja tečnosti iz hidraulike (što je najopasnija stvar koja se može desiti), neće se u potpunosti izgubiti sposobnost kočenja. Stoga i postoje dva odvoda iz ovog cilindra – jedan koji vodi ka prednjim i drugi koji vodi ka zadnjim točkovima. Ova sprava sadrži i poseban senzor, koji obaveštava vozača u slučaju curenja/gubitka ulja. Unutar samog cilindra su, kao što vidite na slici, klipovi postavljeni jedan za drugim i svaki je zadužen za jednu od odvodnih cevki. Pritiskom na pedalu kočnice, prvo smo aktivirali sistem poluge, koji dalje aktivira i pomera napred osovinu u servo-pojačivaču. Servo multiplicira ovu silu i njegova autput osovina, u istom pravcu dalje pokreće prvi od dva klipa unutar glavnog cilindra. Prvi klip tako kreće napred i, pomoću tečnosti (ulja) i opruga koje se nalaze između dva klipa, pokreće i drugi klip. Imajte na umu da su klipovi savršeno zaptiveni sa unutrašnjim zidovima glavnog cilindra, tako da je njihovo kretanje i delovanje na kočiono ulje maksimalno efikasno. Stoga oni proizvode istu silu i nju na taj način šalju dalje kroz sistem vodova, koji je u potpunosti ispunjen spomenutim kočionim uljem. U startu su to dva voda, zbog već objašnjenih sigurnosnih razloga. Te dve cevi dalje vode hidrauliku do sledećeg (pomoćnog) uređaja, koji se nalazi u neposrednoj blizini.






• Multifunkcionalni ventil – Naziv multifunkcionalni je dobio jer se sastoji iz (najčešće) tri različita uređaja, spojena u jednu celinu. Dva voda iz glavnog cilindra prvo nailaze na ventil koji služi za pravilnu raspodelu kočione sile na točkove zadnje, odnosno prednje osovine. Ovaj ventil imaju samo automobili koji imaju napred disk, a pozadi doboš kočnice, i to zbog poznatog efekta da disk kočnice uvek koče pre nego doboši. Ako ovakav automobil ne bi imao ovaj ventil, prvo bi se kočilo prednjim točkovima, što i nije baš poželjno sa aspekta bezbednog zaustavljanja. Tako ovaj ventil izvesno (vrlo kratko) vreme ne dozvoljava pritisku da ode ka kočnicama (diskovima) napred. Naravno, kako je jedna cev koja dolazi iz glavnog cilindra namenjena prednjim, a druga zadnjim točkovima, ovaj ventil lako može napraviti selekciju šta je napred a šta je pozadi. Drugi deo multifunkcionalnog ventila jeste zapravo jedna vrsta prekidača. Sa jedne strane ulazi jedna, a sa druge strane druga cev iz glavnog cilindra. U sredini ovog prekidača imamo jedan mali klip koji, ako pritisak popusti na jednom od ova dva voda, ide levo ili desno i tako ustvari aktivira poseban prekidač. Tako se vozač u kabini obaveštava da je na jednom od ova dva voda pritisak popustio, najverovatnije zbog curenja. I, na kraju, treći i izlazni deo ovog uređaja je ventil koji reguliše količinu pritiska koji će ići na prednje, odnosno na zadnje točkove. Ovo zavisi od tipa vozila, ali kako su najčešća ona sa motorom napred, objasnićemo funkcionisanje na njihovom primeru. Dakle, automobili su najčešće teži napred nego li nazad. Stoga je potreban mnogo veći pritisak na kočnice napred, kako bi se uspostavio balans koji vozač i očekuje prilikom kočenja, posebno onog naglog (znate ono kad se pri takvom kočenju zadnji kraj naglo izdigne?). Za ovo je upravo zadužen taj treći deo multifunkcionalnog ventila, nakon kojeg sistem vodova nastavlja dalje ka samim točkovima.

A pri samim točkovima, kao što već znamo, mogu da se nalaze doboši ili diskovi. Logično, rad i jednog i drugog tipa zavisi od pritiska, tj. sile dobijene putem hidrauličnog sistema, o kojem smo gore detaljno pričali. Kako je glavni cilindar (sa sve svojim klipovima) bio početak ove hidraulike, moramo očekivati i jedan cilindar (sa klipom) na kraju sistema. Kako smo na samom početku objasnili, da bi se povećala sila početni cilindar mora biti manji (sa užim klipom), a krajnji veći (sa širim klipom). Upravo tako i izgleda kočioni sistem u automobilima, a uprošćenu šematiku, koja će, verujem, pojasniti dosta toga, možete videti na početku ovog paragrafa. Dakle, i doboši i diskovi imaju svoj cilindar sa klipom, koji zapravo pomeraju sklopove kojima se vozilo koči. Oduvek je bilo nejasno zašto su proizvođači automobila toliko čekali na upotrebu disk-kočnica. To kažemo s obzirom da je taj sistem nekako najlogičniji za primenu. Hajde sad konkretno. Doboš kočnice su danas vrlo retke i u 99% slučajeva se koriste za zaustavljanje točkova samo sa zadnje osovine. Jedini konkretan razlog za to je što se time umnogome olakšava sistem za aktiviranje ručne, tj. parking kočnice, koja uvek koči samo točkove pozadi. U svakom slučaju, ovaj tip kočnica je ime dobio po dobošu, koji je ustvari spoljni, rotirajući deo sklopa. U unutrašnjem delu se nalaze dve gurtne, koje su blizu rotirajućeg doboša i koje se pomeraju/aktiviraju pomoću cilindra, njegova dva klipa i složenog sistema opruga. Dakle, Vi pritisnete papučicu kočnice, sila prođe kroz čitav sistem, dođe do (zadnjih) točkova i aktivira spomenute klipove u cilindru pri dobošu. Jedan klip, pomoću sistema opruga, pomera jednu, a drugi klip drugu gurtnu, koje se sabijaju uz doboš koji se okreće. Tako se vrši kočenje doboš-kočnicama, dakle, po sličnoj osnovi kao i sami diskovi – pomoću trenja/frikcije. Stoga se, naravno, ovi delovi i troše, pa je posle izvesnog vremena rada neophodna zamena gurtni i, ređe, obrada doboša. Obrada doboša se svodi na obradu njegove unutrašnje, radne površine, sa kojom on ima kontakt sa gurtnama. Ta površina mora biti ravna, kao i ona na gurtnama. Spomenuli smo i da je primena doboš kočnica važna zbog parking kočnice. Važna je jer je njeno aktiviranje vrlo prosto i samim tim i jeftinije za izradu – ručna kočnica je sajlom, kroz kablove, vezana sa dve omanje šipke unutar sklopa doboša. Njenim pomeranjem pomeraju se i ove šipkice, koje vrlo jednostavno koče, tj. priljubljuju gurtne trajno za doboš. Usled sve većih zahteva i ubrzanog razvoja novih tehnologija u automobilskoj industriji, doboš-kočnice danas sve manje nalaze primenu, najviše zbog svoje vrlo ograničene efikasnosti. Proizvođači koji ih još uvek koriste rade to uglavnom zbog uštede u troškovima.




Sa druge strane, disk-kočnice su danas najrasprostranjenije. Njihov sklop je jednostavniji i značajno efikasniji od onog kod doboša. Kao što pretpostavljamo i znate, osnovni delovi tog sklopa jesu disk, klješta i pločice. Danas postoji veliki broj različitih varijacija disk-kočnica, ali je najčešći tip sa samoventilirajućim diskovima i sa jednim, pomičnim klještima. Taj ćemo i mi uzeti u obzir. Kao što vidite na poprečnom preseku sklopa, cilindar sa jednim klipom se nalazi sa desne strane diska, na strani ka motoru vozila. Putem hidraulike, kočiono ulje pomera ovaj klip ka napred, tj. ka rotirajućem disku. Telo ovog cilindra, u kojem se klip nalazi, zapravo predstavljaju klješta, na koje su dalje smeštene pločice (sa jedne i sa druge strane diska). Nakon što, usled primene sile, unutrašnja pločica dođe u kontakt sa unutrašnjom stranom diska, preostala sila se distribuira u suprotnom smeru i tako deluje na suprotni, unutrašnji zid cilindra. U tom cilindru se nalazi klip, koji je upravo pomerio unutrašnju pločicu ka disku. Unutrašnji zid tog cilindra su, kao što rekosmo, klješta, koja se sad pomeraju ka unutra (ka motoru vozila), približavajući tako spoljašnju pločicu ka spoljašnjem delu rotirajuićeg diska. Tako se identična sila aplicira na obe pločice i sa obe strane diska. Naravno, dva je minimalan broj ovih pločica, a može ih biti i četiri, šest, osam... zavisno od potrebe. Naravno, one se troše i moguće ih je koristiti sve dok se ne potroše do dela koji je vezan za elektrčni sistem automobila. Tada senzor uključuje posebnu lampicu (ili bilo koji drugi obaveštajni interfejs) koja ukazuje vozaču na zamenu kočionih pločica. Ako se pločice ne zamene na vreme, one mogu ishabati i oštetiti same diskove, pa će biti potrebna i njihova obrada. Radna površina diskova mora biti ravna, zbog što veće efektivne kočione površine. Pored toga, diskovi imaju problema i sa zagrevanjem. Osnovi fizike nam ukazuju da automobil, u pokretu, poseduje određenu količinu kinetičke energije. Kočenjem, mi smanjujemo tu količinu energije, koja se tada konvertuje u toplotu. Toplota se javlja upravo na diskovima, koji stoga moraju posedovati određeni sistem za hlađenje. Previše toplote povlači i sve lošije i lošije kočione performanse, pa tako diskovi, u svom središnjem delu, imaju splet otvorenih kanala koji služe za hlađenje. Ovo je i najveći problem sa kojim se susreću npr. proizvođači sportskih automobila, jer toplota diskova pri ekstremnim kočenjima može dostići i 1000 Celzijusovih stepeni! Najefikasnije rešenje je, za sada, ponudio nemački Porsche - diskove proizvedene od posebne vrste visoko-rezistentne keramike. Oni se mnogo teže zagrevaju, što poboljšava efikasnost kočnica. Treba spomenuti i to da, u slučaju da vozilo nema doboš-kočnice, parking kočnica funkcioniše preko posebnog sistema, koji je nezavistan od čitavog hidrauličnog sklopa. Sajlom se ručna kočnica posebnim putem povezuje sa klještima na zadnjim točkovima.




U stalnoj težnji za povećanjem sigurnosti učesnika u saobraćaju, u poslednjih par decenija se sve više razvijaju posebni, nezavisni, elektronski sistemi koji pospešuju rad čitavog kočionog sistema automobila. Najpoznatiji i najčešće primenjivani sistem je svakako ABS, to jest >Anti-lock Braking System< (ili u originalu na nemačkom - >AntiblockierSystem<). On, kao i ostali elektronski sistemi, nije konkretan deo osnovnog kočionog sklopa u automobilu. ABS je poseban uređaj sa zasebnim sistemom, koji pomaže sigurnije i kontrolisanije naglo zaustavljanje vozila. Tvorac je nemački Bosch, koji ovaj sistem razvija počev još od kraja tridesetih godina prošlog veka. Međutim, tek 1978. godine je ABS prvi put primenjen u jednom serijskom automobilu, naravno – u Mercedes-ovoj S-klasi. Tokom sledećih dvadeset i kusur godina, on je značajno usavršen i danas već predstavlja standard velike većine novih automobila. Sastoji se iz četiri osnovna dela – senzori, ventili, pumpa i kontroler. Senzori se (najčešće) nalaze na svakom od četiri točka i služe da ABS prepozna situaciju kada bi neki od točkova mogao da se u potpunosti zakoči (>zaključa<). Ideja svega jeste da se, prilikom naglog kočenja, točkovi ne zautave u potpunosti. Tada se gubi kontrola na automobilom, koji može otklizati u nepoželjnom pravcu. ABS ne dozvoljava da se točkovi tako ukoče i time daju mogućnost vozaču da normalno upravlja vozilom, iako je pedala kočnice pritisnuta do kraja. Dakle, ventili prepoznaju potencijalni trenutak kada će se točkovi zaustaviti, o tome obaveštavaju električni kontroler (glavni procesor ABS-a), koji dalje šalje informacije ka ventilima. Ventili su vezani za hidraulični deo kočionog sistema, i to posle glavnog cilindra. Oni imaju mogućnost da u jednom trenutku delimično ili u potpunosti zaustave pritisak, koji bi se aplicirao dalje ka diskovima/dobošima. Stoga, iako je naša noga čvrsto na pedali kočnice, ABS može da dozvoli rotiranje jednog ili više točkova. Tako se dobija mogućnost kontrolisanja vozila pri naglim kočenjima i značajno se skraćuje zaustavni put na suvim podlogama. Ako ste ikada vozili i naglo zakočili automobil koji poseduje ABS, verovatno ste primetili karakteristično >pulsiranje< papučice u trenutku kočenja. To manifestuje rad ovog sistema, koji čak do 15-20 puta u sekundi može da otvori i zatvori spomenuti ventil i tako omogući sigurno i pravolinijsko zaustavljanje, bez >zaključavanja< točkova. Najmoderniji sistemi danas imaju četiri senzora sa ukupno četiri kanala, tj. četiri ventila. Dakle, svaki kontroliše po jedan točak i time se još više povećava efikasnost. Međutim, brojne studije su pokazale da se ABS ne snalazi baš najbolje na klizavijim podlogama. Na suvim se kočioni put značajno smanjuje, ali se na snegu, ledu, blatu i sličnim podlogama on značajno povećava! Pored toga, mnogi ljudi nisu svesni efekta koji ovaj sistem proizvodi, pa neiskusni vozači često puštaju papučicu kočnice usled vrlo snažnog >pulsiranja< iste. Savet: ako vozite automobil koji je opremljen ovim sistemom, pri naglom kočenju uvek držite kočnicu pritisnutu do kraja i upravljajte volanom po potrebi. Ako automobil nema ABS, onda je poželjno simulirati njegov rad brzim i snažnim pritiskanjem i otpuštanjem papučice. >Anti-lock Braking System< je vezan i za ostale sisteme koji se tiču kočenja - >Brake Assist<, >Cornering Brake Control<, pa čak i ESP (>Electronic Stability Program<), koji pronalazi pravilnu putanju vozila u krivinama pomoću velikog broja laganih kočenja točkova. Jedan od danas najčešćih i najvažnijih, od svih gorespomenutih, jeste >Brake Assist<.




BA (>Brake Assist<) je uređaj, odnosno sistem koji otvara brojna vrata drugim idejama o prevenciji saobraćajnih nezgoda. Sam po sebi, on nastoji da, uz pomoć posebnih pumpi, u trenutku poveća pritisak/silu u kočionom sistemu i time preduhitri vozača u naglom kočenju. BA sistem pomoću senzora na samoj papučici kočnice i onih koji mere brzinu vozila pretpostavlja potencijalno naglo kočenje i tako vrlo brzo može reagovati sa velikim pritiskom unutar kočionog sistema. Ovaj uređaj je razvijan od strane Daimler-Benz-a tokom devedesetih godina prošlog veka, a pogađajte u kom je modelu automobila doživeo svoju premijeru 1996. godine? Osnovu BA sistema je Mercedes dalje iskoristio za kreiranje novih uređaja, pa tako danas imamo novu generaciju >BAS Plus<. On se ugrađuje u najnoviju S-klasu oznake W221 i najveći novitet jeste primena senzora radarskog tipa, koji mere i odstojanje u odnosu na automobil ispred. Stoga, ako se distanca naglo smanji – kočnice pripremaju veliki pritisak u sistemu i oslobađaju ga i na najlakši pritisak noge na papučicu. Tako ćete sigurno sačuvati prednji deo vozila od kontakta, ali teško i zadnji ako je neko išao iza Vas... Dalja implementacija BA sistema se odnosi i na najnoviji >Distronic Plus<. Ovaj sistem sada ima mnogo manje veze sa samim vozačem, potpuno je automatski i reguliše distancu između vozila na putu, povećavanjem pritiska u kočionom sistemu iako pedala nije pritisnuta. Postoji i niz drugih uređaja sa kojim BA ima vezu, što samo pokazuje njegov značaj. Sve to ukupno pokazuje koliko je složen, pa samim tim i bitan jedan moderan, kočioni sistem. Sve izneto u prethodnom tekstu predstavlja samo osnove čitave priče; u praksi je to sve složenije, komplikovanije i razgranatije.