Bremse

Scheibenbremse auf einen Motorrad

A Bremse ist ein mechanische Vorrichtung Das hemmt die Bewegung, indem sie Energie aus einem sich bewegenden System absorbiert.^[1] Es wird genutzt für Verlangsamung oder ein bewegliches Fahrzeug, ein Rad, eine Achse oder eine Bewegung, die am häufigsten durch Reibung erreicht wird, anhalten.^[2]

Hintergrund

Die meisten Bremsen verwenden üblicherweise Reibung zwischen zwei Oberflächen zusammengedrückt, um die zu konvertieren kinetische Energie des sich bewegenden Objekts in Wärmeobwohl andere Methoden zur Energieumwandlung angewendet werden können. Zum Beispiel, Regenerative Bremsung Konvertiert viel Energie in elektrische Energie, die für die spätere Verwendung gespeichert werden kann. Andere Methoden konvertieren kinetische Energie hinein potenzielle Energie in so gespeicherten Formen wie Luft unter Druck gesetzt oder drucken Öl aus. Wirbelströmungsbremsen Verwenden Sie Magnetfelder, um die kinetische Energie in die Bremsscheibe, die Flosse oder die Schiene, die in Wärme umgewandelt wird, in einen elektrischen Strom umzuwandeln. Noch andere Bremsmethoden transformieren sich sogar kinetische Energie in verschiedene Formen, zum Beispiel durch Übertragen der Energie auf ein rotierendes Schwungrad.

Bremsen werden im Allgemeinen auf rotierende Achsen oder Räder angewendet, können aber auch andere Formen wie die Oberfläche einer sich bewegenden Flüssigkeit (in Wasser oder Luft eingesetzt) ​​annehmen. Einige Fahrzeuge verwenden eine Kombination aus Bremsmechanismen, wie z. B. Drag -Rennwagen mit Radbremsen und Fallschirm oder Flugzeuge mit Radbremsen und Luftwiderstandsklappen, die während der Landung in die Luft angehoben sind.

Da nimmt die kinetische Energie zu quadratisch mit Geschwindigkeit (${\ displayStyle k = mv^{2}/2}$) Ein Objekt, das sich bei 10 m/s bewegt BremswegWenn das Bremsen an der Traktionsgrenze bis zu 100 Mal so lang ist. In der Praxis haben schnelle Fahrzeuge in der Regel einen erheblichen Luftwiderstand und die Energieverlust durch die Luftwiderstand steigt schnell mit Geschwindigkeit an.

Fast alles radet Fahrzeuge eine Art Bremse haben. Eben Gepäckwagen und Einkaufswagen kann sie zur Verwendung auf a haben bewegte Rampe. Die meisten Starrflügler sind mit Radbremsen auf der Fahrwerk. Einige Flugzeuge haben auch Druckluftbremse Entwickelt, um ihre Geschwindigkeit im Flug zu verringern. Bemerkenswerte Beispiele sind Segelflugzeuge und einige Zweiter Weltkrieg-er Aircraft, vor allem einige Kämpferflugzeuge und viele Tauchbomber der Ära. Diese ermöglichen es dem Flugzeug, eine sichere Geschwindigkeit in einem steilen Abstieg aufrechtzuerhalten. Das Saab B 17 Stuka und VORGANGE F4U CORSAIR Der Kämpfer benutzte das eingesetzte Fahrwerk als Luftbremse.

Reibungsbremsen weiter Automobile Bremshitze in der lagern Trommelbremse oder Scheibenbremse Beim Bremsen führen Sie es dann zur Luft schrittweise. Wenn Sie bergab fahren, können einige Fahrzeuge können Verwenden Sie ihre Motoren, um zu bremsen.

Wenn die Bremse Pedal eines modernen Fahrzeugs mit Hydraulische Bremsen wird gegen die gedrängt Hauptzylinder, letztendlich a Kolben drückt die Bremsklotz gegen die Bremsscheibe was das Rad verlangsamt. Auf der Bremstrommel Es ist ähnlich, wenn der Zylinder die drückt Bremsschuhe gegen die Trommel, die das Rad auch verlangsamt.

Typen

Rendering einer Drumbremse

Einzelpivot-Seitenpull Fahrradbremse

Bremsen können weitgehend so beschrieben werden, dass sie Reibung, Pumpen oder Elektromagnetik verwenden. Eine Bremse kann mehrere Prinzipien verwenden: Zum Beispiel kann eine Pumpe Flüssigkeit durch eine Öffnung durchlaufen, um Reibung zu erzeugen:

Reibung

Typisches Bremssystem für Autos:
Modeerscheinung: Bremsscheibefront
FPD: Bremsscheibe hinten
FPT: hintere Bremstrommel
CF: Bremskontrolle
SF: Servobremse
PF: Bremspumpe
SLF: Bremsflüssigkeitsreservoir
RF: Splitterbremsen
FS: Feststellbremse

Reibungsbremsen sind am häufigsten und können weitgehend in "aufgeteilt werden"Schuh" oder "Pad"Bremsen mit einer expliziten Verschleißoberfläche und hydrodynamischen Bremsen wie Fallschirmen, die die Reibung in einer Arbeitsflüssigkeit verwenden und nicht explizit tragen. In der Regel wird der Begriff" Reibungsbremse "verwendet, um Pad/Schuhbremsen zu bedeuten und hydrodynamische Bremsen auszuschließen, ausschließt, Bremsen, Bremsen, Bremsen ausschließt, schließt hydrodynamische Bremsen aus. Auch wenn hydrodynamische Bremsen Reibung verwenden. Reibung (Pad/Schuh) Bremsen sind häufig rotierende Geräte mit einem stationären Pad und einer rotierenden Verschleißoberfläche. Zu den gemeinsamen Konfigurationen gehören Schuhe, die sich an der Außenseite einer rotierenden Trommel wie a reiben lassen Bandbremse; Eine rotierende Trommel mit Schuhen, die sich ausdehnen, um das Innere einer Trommel zu reiben, allgemein als "als" bezeichnet "Trommelbremse", obwohl andere Drum -Konfigurationen möglich sind; und Pads, die eine rotierende Scheibe drücken, die allgemein als" als "bezeichnet" sind "Scheibenbremse". Andere Bremskonfigurationen werden verwendet, aber seltener. Zum Beispiel, zum Beispiel, PCC -Wagen Zu den Bremsen gehören ein flacher Schuh, der mit einem Elektromagnet an die Schiene geklemmt ist. Die Murphy -Bremse drückt eine rotierende Trommel und die Ausco Lambert -Scheibebremse Verwendet eine hohle Scheibe (zwei parallele Scheiben mit einer Strukturbrücke) mit Schuhen, die zwischen den Scheibenoberflächen sitzen und sich seitlich ausdehnen.

A Trommelbremse ist eine Fahrzeugbremse, bei der die Reibung durch einen Satz von verursacht wird Bremsschuhe Diese Presse gegen die innere Oberfläche einer rotierenden Trommel. Die Trommel ist mit dem rotierenden Straßenradzentrum verbunden.

Trommelbremsen finden sich im Allgemeinen auf älteren Auto- und LKW -Modellen. Aufgrund ihrer niedrigen Produktionskosten werden jedoch auch auf der Rückseite einiger kostengünstiger neuer Fahrzeuge eingebaut. Im Vergleich zu modernen Scheibenbremsen tragen Trommelbremsen aufgrund ihrer Überhitzung schneller ab.

Das Scheibenbremse ist ein Gerät zum Verlangsamen oder Stoppen der Rotation eines Straßenrads. Eine Bremsscheibe (oder einen Rotor in US -Englisch), normalerweise ausgestattet aus Gusseisen oder Keramik, ist mit dem Rad oder der Achse verbunden. Das Rad stoppen, Reibung Material in Form von Bremsbelagsatz (montiert in einem Gerät namens a Bremssattel) ist gezwungen mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch gegen beide Seiten der Scheibe. Reibung führt dazu, dass sich die Scheibe und das angebrachte Rad verlangsamen oder anhalten.

Pumpen

Pumpbremsen werden häufig verwendet, wenn eine Pumpe bereits Teil der Maschinen ist. Beispielsweise kann ein Kolbenmotor für Innenverteidiger die Kraftstoffversorgung gestoppt werden, und dann die internen Pumpverluste des Motors erzeugen ein gewisses Bremsen. Einige Motoren verwenden eine Ventilüberschreibung als a Jake Bremse Pumpverluste erheblich erhöhen. Pumpen Bremsen können Energie als Wärme abwerfen oder regenerative Bremsen sein, die ein Druckreservoir namens a aufladen Hydraulischer Akkumulator.

Elektromagnetisch

Elektromagnetische Bremsen werden ebenfalls häufig verwendet, wenn ein Elektromotor bereits Teil der Maschinen ist. Beispielsweise verwenden viele Hybrid -Benzin-/Elektrofahrzeuge den Elektromotor als Generator, um elektrische Batterien und auch als Regenerativbremse zu laden. Einige Diesel-/Elektro -Eisenbahnlokomotiven verwenden die Elektromotoren, um Strom zu erzeugen, das dann an eine Widerstandsbank gesendet und als Wärme abgeladen wird. Einige Fahrzeuge, wie einige Transitbusse, haben noch keinen Elektromotor, verwenden jedoch eine sekundäre "Retarder" -Brake, die effektiv ein Generator mit einem internen Kurzschluss ist. Verwandte Arten einer solchen Bremse sind Wirbelströmungsbremsen, und Elektro-mechanische Bremsen (Was tatsächlich magnetisch angetriebene Reibungsbremsen sind, aber heutzutage werden auch oft auch "elektromagnetische Bremsen" bezeichnet).

Elektromagnetische Bremsen verlangsamen ein Objekt durch Elektromagnetische Induktion, was schafft Widerstand und wiederum entweder Wärme oder Elektrizität. Reibungsbremsen tragen Druck auf zwei getrennte Objekte aus, um das Fahrzeug kontrolliert zu verlangsamen.

Eigenschaften

Bremsen werden oft nach mehreren Merkmalen beschrieben, darunter:

• Spitzenkraft - Die Spitzenkraft ist der maximale Verlaufeffekt, der erhalten werden kann. Die Spitzenkraft ist oft größer als die Traktionsgrenze der Reifen. In diesem Fall kann die Bremse zu einem Radschleusen führen.
• Kontinuierleistung Dissipation - Bremsen werden in der Regel heiß und scheitern, wenn die Temperatur zu hoch wird. Die größte Menge an Energie (Energie pro Zeiteinheit), die ohne Ausfall durch die Bremse abgeleitet werden kann, ist die kontinuierliche Leistung. Die ununterbrochene Leistungsdissipation hängt häufig von z. B. der Temperatur und Geschwindigkeit der Umgebungskühlung ab.
• Verblassen - Wenn sich eine Bremse erhitzt, kann es weniger effektiv werden, genannt Fading. Einige Designs sind von Natur aus anfällig für Verblassen, während andere Designs relativ immun sind. Verwenden Sie außerdem Überlegungen, wie z. B. Kühlung, häufig einen großen Einfluss auf das Abblenden.
• Glätte - Eine Bremse, die greift, Impulse, Geschwätz oder andere Ausübung einer unterschiedlichen Bremskraft, kann zu Skicken führen. Zum Beispiel haben Eisenbahnräder nur wenig Traktion, und Reibungsbremsen ohne einen Anti-Skid-Mechanismus führen häufig zu Skids, was die Wartungskosten erhöht und zu einem "Knopf" -Feeling für Fahrer im Inneren führt.
• Leistung - Bremsen werden oft als "mächtig" beschrieben, wenn eine kleine menschliche Anwendungskraft zu einer Bremskraft führt, die höher ist als für andere Bremsen in derselben Klasse. Dieser Begriff "mächtig" bezieht sich nicht auf die Verlust der kontinuierlichen Kraft und kann darin verwirrend sein, dass eine Bremse "mächtig" ist und stark mit einer sanften Bremsanwendung bremst, dennoch eine niedrigere (schlechtere) Spitzenkraft als eine weniger "mächtige" hat Bremse.
• Pedalgefühl - Bremspedalgefühl umfasst die subjektive Wahrnehmung der Bremsleistung als Funktion des Pedalreisens. Pedalreisen werden durch die Flüssigkeitsverschiebung der Bremse und andere Faktoren beeinflusst.
• Ziehen -Die Bremsen haben eine unterschiedliche Luftwiderstandsbedingung im Off-Breems-Zustand abhängig von der Konstruktion des Systems, um die gesamte Systemkonformität und die Verformung zu berücksichtigen, die unter der Bremsung vorhanden sind, um das Reibungsmaterial von der Reiboberfläche im Off-Breems-Zustand zurückzuziehen.
• Haltbarkeit - Reibungsbremsen haben Verschleißflächen, die regelmäßig erneuert werden müssen. Zu den Verschleißflächen gehören Bremsschuhe oder -Pads sowie die Bremsscheibe oder Trommel. Es kann Kompromisse geben, beispielsweise kann eine Verschleißoberfläche, die eine hohe Spitzenkraft erzeugt, auch schnell abgenutzt.
• Gewicht - Bremsen werden oft "Gewicht hinzugefügt", als sie keine andere Funktion erfüllen. Außerdem werden Bremsen oft auf Rädern montiert, und Unsprachiges Gewicht kann die Traktion unter bestimmten Umständen erheblich beeinträchtigen. "Gewicht" kann die Bremse selbst bedeuten oder zusätzliche Stützstruktur enthalten.
• Lärm - Bremsen erzeugen normalerweise geringfügige Geräusche, wenn sie angewendet werden, erzeugen jedoch häufig Quietschen oder Schleifgeräusche, die ziemlich laut sind.

Grundkomponenten

Fundamentkomponenten sind die Bremskomponenten an den Rädern eines Fahrzeugs, die zur Bildung der Basis des Restes des Bremssystems benannt sind. Diese mechanischen Teile, die um die Räder enthalten sind, werden vom Luftbremssystem gesteuert.

Die drei Arten von Grundbremssystemen sind „S“ -Cambremsen, Scheibenbremsen und Keilbremsen.^[3]

Bremsschub

Bremsscheibe von a Geo -Sturm.

Die meisten modernen Personenfahrzeuge und leichten Transporter verwenden a Vakuum unterstützte Bremse System, das die auf die Fahrzeugbremsen angewendete Kraft durch seinen Bediener erheblich erhöht.^[4] Diese zusätzliche Kraft wird von der geliefert Verteiler Vakuum Erzeugt durch Luftstrom wird durch das Gashebel eines Laufmotors behindert. Diese Kraft wird stark reduziert, wenn der Motor bei vollständig offenem Gas läuft, da der Unterschied zwischen Umgebungsluftdruck und Verteiler (absolut) Luftdruck verringert wird und daher das verfügbare Vakuum verringert wird. Bremsen werden jedoch selten bei Vollgas angewendet. Der Fahrer nimmt den rechten Fuß vom Gaspedal und bewegt es in das Bremspedal - es sei denn Bremsen links wird genutzt.

Wegen eines niedrigen Vakuums bei hoher Drehzahl, Berichte von unbeabsichtigte Beschleunigung werden oft von Beschwerden über gescheiterte oder geschwächte Bremsen begleitet, da der hochauflösende Motor mit offenem Gas nicht genügend Vakuum bereitstellen kann, um den Bremsscheibe mit Strom zu versorgen. Dieses Problem wird in Fahrzeugen verschärft, die mit Automatikgetriebe ausgestattet sind, da das Fahrzeug nach Anwendung der Bremsen automatisch abnimmt, wodurch das Drehmoment erhöht wird, das den angetriebenen Rädern in Kontakt mit der Straßenoberfläche geliefert wird.

Schwerere Straßenfahrzeuge sowie Züge steigern normalerweise die Bremskraft mit Pressluft, geliefert von einem oder mehreren Kompressoren.

Lärm

Bremse Hebel auf einen Pferde gezogen Leichenwagen

Obwohl im Idealfall eine Bremse die gesamte kinetische Energie in Wärme umwandeln würde, kann in der Praxis eine erhebliche Menge in umgewandelt werden Akustische Energie Stattdessen beitragen zu Lärmbelästigung.

Für Straßenfahrzeuge variiert das erzeugte Geräusch erheblich mit Reifen Konstruktion, Straßenbelagund die Größe der Verzögerung.^[5] Geräusche können durch verschiedene Dinge verursacht werden. Dies sind Anzeichen dafür, dass es Probleme mit Bremsen geben kann, die im Laufe der Zeit abgenutzt sind.

Feuer

Bahnbremsfehlfunktionen können Funken erzeugen und verursachen Waldbrände.^[6] In einigen sehr extremen Fällen können Scheibenbremsen ordentlich heiß werden und in Brand gesetzt werden. Dies geschah im toskanischen GP, ​​als das Mercedes -Auto aufgrund der geringen Belüftung und des hohen Gebrauchs fast in Flammen in Flammen brach.^[7] Diese Brände können auch bei einigen auftreten Mercedes Sprinter Transporter, wenn der Lastanpassungssensor eingreift und die hinteren Bremsen die Fronten kompensieren müssen.^[8]

Ineffizienz

Eine erhebliche Menge an Energie geht immer beim Bremsen verloren, auch wenn Regenerative Bremsung das ist nicht perfekt effizient. Daher eine gute Metrik von effizienter Energieverbrauch Während des Fahrens ist zu beachten, wie viel man bremst. Wenn der Großteil der Verzögerung von unvermeidlicher Reibung anstelle des Bremsens stammt, drückt man den größten Teil des Fahrzeugs aus. Das Minimieren der Bremsgebrauch ist eines der der Kraftstoffverbrauchs-Maximierende Verhaltensweisen.

Während Energie während eines Bremsereignisses immer verloren geht, ist ein sekundärer Faktor, der die Effizienz beeinflusst, "Off-Brems-Drag" oder Drag, der auftritt, wenn die Bremse nicht absichtlich betätigt wird. Nach einem Bremsereignis sinkt der Hydraulikdruck im System, sodass sich die Bremssattelkolben zurückziehen können. Dieser Rückzug muss jedoch alle Einhaltung der Einhaltung des Systems (unter Druck) sowie die thermische Verzerrung von Komponenten wie die Bremsscheibe oder das Bremssystem bis zum Kontakt mit der Scheibe ziehen, um beispielsweise die Pads und Pistons zurückzugewinnen. Reibfläche. Während dieser Zeit kann es einen erheblichen Bremswiderstand geben. Dieser Bremswiderstand kann zu einem erheblichen parasitären Leistungsverlust führen, wodurch sich der Kraftstoffverbrauch und die Gesamtleistung des Fahrzeugs beeinflussen.

Geschichte

Frühes Bremssystem

In den 1890er Jahren wurden Holzblockbremsen veraltet, als Michelin -Brüder Gummirreifen einführten.^[9]

In den 1960er Jahren ersetzten einige Autohersteller die Trommelbremsen durch Scheibenbremsen.^[10]

Elektronisches Bremssystem

1966 die Abs wurde in der ausgestattet Jensen ff Grand Tourer.^[11]

1978 aktualisierten Bosch und Mercedes ihr Anti-Lock-Bremssystem von 1936 für die Mercedes S-Klasse. Dass ABS ein vollständig elektronisches, Allrad- und Mehrkanalsystem ist, das später Standard wurde.^[12]

Im Jahr 2005 wird ESC, das automatisch die Bremsen anwendet, um einen Verlust der Lenkkontrolle zu vermeiden, für Fluggesellschaften gefährlicher Güter ohne Datenrekorder in der kanadischen Provinz Quebec obligatorisch.^[13]

Seit 2017 zahlreich Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (Unece) Länder verwenden Bremsassistentensystem (BAS) Einer Funktion des Bremssystems, das ein Notbremsereignis von einem Merkmal der Bremsnachfrage des Fahrers abzieht und unter solchen Bedingungen den Fahrer bei der Verbesserung der Bremsung unterstützen.^[14]

Im Juli 2013^[15] Die unece -Fahrzeugregulierung 131 wurde erlassen. Diese Verordnung definiert fortschrittliche Notfallbremssysteme (AEBs) für schwere Fahrzeuge, um automatisch eine potenzielle Vorwärtskollision zu erkennen und das Fahrzeugbremssystem zu aktivieren.

Am 23. Januar 2020^[16] Die unece -Fahrzeugregulierung 152 wurde erlassen, was fortschrittliche Notbremssysteme für leichte Fahrzeuge definiert.

Ab Mai 2022 haben in der Europäischen Union gesetzlich neue Fahrzeuge ein fortgeschrittenes Notfallsystem.^[17]

Siehe auch

Verweise

Externe Links

• Wie Sachen funktioniert - Bremsen