Základom nového riešenia je brzdový kotúč z nitridovanej nehrdzavejúcej (!) ocele. Tá prechádza termo-chemickou úpravou, pri ktorej vzniká tvrdá povrchová vrstva zásadne ovplyvňujúca tribologické vlastnosti, teda opotrebenie i stabilitu pri trení.
V porovnaní s klasickou sivou liatinou má nerez (logicky) vyššiu odolnosť voči korózii a zachováva si tvar aj pri vysokých teplotách. Konštrukčná oceľ bola z projektu vyradená, keďže jej mikroštruktúra sa môže meniť pri teplotách nad približne 650 °C, zatiaľ čo karbón-keramika ostáva pre bežnú sériovú výrobu príliš nákladná.
Nové sú nielen kotúče
Kľúčové v tomto prípade je, že vývojári nemenili len samotný kotúč, ale celý trecí pár. Nový systém pracuje s anorganickými brzdovými doštičkami optimalizovanými pre kontakt s nerezovým povrchom. Práve interakcia týchto materiálov rozhoduje o množstve vznikajúcich častíc, keďže brzdový prach neemituje len jeden komponent, ale kombinácia kotúča a obloženia.
Výsledkom je približne 85-percentné (!) zníženie opotrebenia oproti konvenčným systémom. Testy prebiehali okrem iného na Technickej univerzite v Chemnitzi a potvrdili stabilné správanie aj pri opakovanej vysokej záťaži.
Odolné aj pri vysokom zaťažení
Pri intenzívnom brzdení vznikajú vysoké teploty, ktoré môžu ovplyvniť charakter trenia aj celkový brzdný účinok. Práve v tomto smere nový systém vykazuje mimoriadnu odolnosť, keďže si dokáže udržať konštantný koeficient trenia aj pri opakovaných brzdných cykloch.
To je kľúčové najmä pri ťažších vozidlách (vrátane elektromobilov), v ktorých sa brzdová sústava dostáva pod väčšie zaťaženie, ale zároveň pri jazdných režimoch s častým intenzívnym spomalením. Stabilita trenia pritom priamo ovplyvňuje nielen účinnosť, ale aj dávkovanie brzdného účinku.
Môžu byť tenšie!
Zmena materiálu si vyžiadala tiež úpravu geometrie kotúča. Na zachovanie potrebného brzdného momentu sa zväčšuje jeho priemer, zatiaľ čo samotná hrúbka môže byť menšia.
Tento prístup umožňuje znížiť hmotnosť a zároveň optimalizovať tepelné zaťaženie vďaka väčšej aktívnej ploche. Výroba prebieha formou tvárnenia namiesto odlievania, čo prináša efektívnejšie využitie materiálu a možnosť recyklácie vzniknutého odpadu.
Úspora hmotnosti
Menšia hrúbka kotúča sa premieta aj do celkovej hmotnosti. Pri štyroch brzdových kotúčoch sa uvádza úspora približne päť kilogramov oproti liatine. Keďže ide o neodpruženú a navyše rotujúcu hmotu, tento rozdiel má priamy vplyv na správanie podvozka, odozvu tlmičov, kontakt kolies s vozovkou a tým i jazdné vlastnosti. Konkrétny prínos sa síce líši podľa typu vozidla, no v kontexte moderných konštrukcií ide o relevantný parameter.
Najvýraznejším benefitom však zostáva životnosť. Nerezový kotúč má podľa projektu vydržať až 300 000 kilometrov, teda potenciálne celú životnosť vozidla bez potreby ich výmeny. Pre porovnanie, pri konvenčných riešeniach môže byť výmena nutná aj pod hranicou 40 000 kilometrov v závislosti od jazdného štýlu, prostredia či prevádzkových podmienok, ako je korózia alebo časté krátke jazdy. Nižšie opotrebenie celého systému tak znamená nielen menej servisných zásahov, ale aj nižší environmentálny dopad počas životného cyklu.
Dostanú sa do výroby?
Na projekte sa okrem Fraunhoferovho inštitút pre obrábacie stroje a technológie tvárnenia podieľajú aj spoločnosti ElringKlinger a Andritz Aweba, čo naznačuje ambíciu tvorcov posunúť novinku smerom k sériovej výrobe. Práve ekonomika a škálovanie však zostávajú otvorenými otázkami.
Nerezový brzdový kotúč v kombinácii s novým typom obloženia predstavuje komplexný prístup k problému brzdového prachu. Nejde o úplné odstránenie častíc, ale o výrazné obmedzenie ich vzniku pri zachovaní stabilného výkonu a dlhej životnosti. Presne tento balans bude v ére Euro 7 rozhodujúci.
zdroj: Fraunhofer IWU
