Fékrendszerek

A sorozat következő részeiben haladó szinten fogunk majd a kanyarvétellel foglalkozni. A kanyarodás, legalábbis a nehezebb, tehát magasabb szintű vezetési technikát igénylő része általában fékezéssel kezdődik. Úgy mondják, hogy a fékezési technika az ami megkülönbözteti a jó pilótát a kiválótól. A profi fékezés a jó kanyarodás alapja is egyben, tehát haladó szinten mindent tudni kell róla. Mivel az egyes fékrendszerek eltérő fékezési technikát igényelnek, így most először a jellemzőbb fékrendszerekkel ismerkedünk meg, és a következő részben ezen ismeretek birtokában közelítjük meg az egyes fékezési technikákat.

Mi a fék?

A fék az autó azon berendezése, ami a mozgási energiát súrlódáson keresztül hőenergiává alakítja át, ezzel csökkentve a mozgási energiát, hétköznapibban fogalmazva a sebességet. Fizikailag általában úgy valósítják meg, hogy egy a kerék forgásához képest álló felületet nyomnak a kerékkel együtt forgó felülethez.

Személygépkocsik és versenyautók esetében általában kétféle fékkel találkozunk: dobfék és tárcsafék. Mindkettőnek vannak előnyei és hátrányai is, és ezeknek megfelelő alkalmazási területeik. Versenyautókon ma már elsősorban tárcsaféket alkalmaznak, leginkább a jobb hűthetőség miatt, de a régebbieken találhatunk dobféket is.

1. Felépítés és működés

• Dobfék:
  
  • A forgó kerékhez rögzített dob belsejében helyezkednek el a fékpofák, amelyek a fékpedál lenyomásakor kifelé nyomódnak, és a dob belső felületéhez dörzsölődve lassítják a kereket.
  • Zárt rendszer, a fékalkatrészek a dobban vannak.


• Tárcsafék:
  
  • A forgó kerékhez rögzített féktárcsához (rotorhoz) fékpofák (fékbetétek) nyomódnak egy féknyereg segítségével, amely a tárcsa külső felületén helyezkedik el.
  • Nyitottabb rendszer, a tárcsa szabadon látható.

2. Hatékonyság és fékerő

• Dobfék:
  
  • Bár maga a mozgási energia elnyelés nagyobb hatékonyságú mint a tárcsafékek esetében, maga a dobfék nagy sebességnél vagy intenzív fékezésnél kevésbé hatékony, mert a zárt szerkezet miatt nehezebben dissipálja a hőt.
  • Az úgynevezett "önerősítő hatás" miatt kisebb pedálerő is elegendő lehet, de ez kevésbé kontrollálható.
  • A fékpofák kopása lassabb lehet, de a dob idővel deformálódhat.


• Tárcsafék:
  
  • Hatékonyabb, különösen nagy sebességnél vagy ismételt fékezéskor, mert jobb a hőleadása, így kisebb az esély a túlmelegedésre, ami csökkentené a fékhatást.
  • Lineárisabb és precízebb fékerőt biztosít.
  • A fékbetétek gyorsabban kopnak, de könnyebben cserélhetők, és a tárcsa is jobban ellenáll a deformációnak.

3. Súly és méret

• Dobfék:
  
  • Nehezebb és nagyobb helyet foglal, ami miatt ma már ritkábban használják az első tengelyen.


• Tárcsafék:
  
  • Könnyebb és kompaktabb, ezért modernebb járművekben elterjedtebb, különösen az első kerekeken, ahol a fékerő nagy része összpontosul.

4. Karbantartás és költségek

• Dobfék:
  
  • Olcsóbb gyártani és egyszerűbb a konstrukció, de a karbantartása bonyolultabb, mert szétszerelést igényel.
  • Ritkábban kell cserélni az alkatrészeket.


• Tárcsafék:
  
  • Drágább a gyártása, de könnyebb ellenőrizni és cserélni a fékbetéteket vagy a tárcsát.
  • Gyakrabban szükséges a fékbetétek cseréje.

5. Időjárási körülmények

• Dobfék:
  
  • A zárt rendszer miatt kevésbé érzékeny a vízre vagy sárra, de ha nedvesség kerül be, nehezebben szárad ki, ami ronthatja a fékhatást.


• Tárcsafék:
  
  • Nedves körülmények között is jól teljesít, mert a tárcsa gyorsan kiszorítja a vizet, de a fékbetétek gyorsabban kopnak ilyenkor.

Tradicionális fékrendszerek

Alapvetően kétféle fékrendszert használunk. Az első a tradicionális fék, a második az ABS rendszerű fék. A tradicionális fékrendszerben egy egyszerű mechanikus elrendezést találunk, vagyis fékpedált, amivel egy úgynevezett főfékhenger dugattyúját nyomjuk be, ami hidraulikus kapcsolaton keresztül nyomja neki a fékpofákat a féktárcsához vagy fékdobhoz. A féknyomás a pedálnyomással arányos, minél nagyobb erővel nyomjuk a pedált, annál nagyobb erővel nyomjuk neki a fékpofát a féktárcsához. Ha túl erősen fékezünk, akkor a kerekek beblokkolnak, vagyis nem forognak, miközben az autó viszont halad. Ehhez nem kell túl nagy erő, gyakorlatilag bármelyik utcai autón is be tudjuk blokkoltatni a kerekeket. 

Az igazsághoz az is hozzátartozik, hogy erre leginkább azért vagyunk képesek, mert a fékerőt egy úgynevezett fékrásegítő (fékszervó) segítségével nagyban felerősítjük. Ez a rendszer általában egy depresszióval működtetett dobban elhelyezett gumilemez, ami közvetlenül a főfékhenger dugattyújához van rögzítve. A dobban a légköri nyomáshoz képest alacsonyabb nyomás uralkodik, úgynevezett vákuum, amit a motor szolgáltat. Benzinmotorok esetében a szívótorkokból érkező, a szívósorrol levett csökkent nyomás (depresszió) adja, dízelmotorok esetében általában a főtengelyről vagy a vezérműtengelyről meghajtott vákuumszivattyú látja el ezt a feladatot. 

A szívósorról vett depresszió megoldás hátránya, hogy csak akkor keletkezik vákuum, amikor a pillangószelep zárva van. Normál utcai autóknál általában nem nyomjuk egyszerre a féket és a gázt, tehát fékezéskor a pillangószelep zárva lesz. Ha rövid pillanatokra mégsem teljesül ez a feltétel, akkor sincsen baj, mert a vákuumdob puffertartályként is működik, vagyis valamennyi plusz vákuumot mindig tartalékol. Ezt mi magunk is egyszerűen kipróbálhatjuk: Álló helyzetben, járó motornál nyomjuk be párszor a fékpedált. A féknyomás érzete az átlagos lesz. Állítsuk le a motort, és közben pumpáljuk a fékpedált. Egy idő múlva elkezdjük érezni, hogy a pedált egyre nehezebb benyomni, egyre keményebb lesz. Ez azért van, mert a motor már nem állít elő további vákuumot, és a dobban tárolt a fékezések miatt elkezd elfogyni. A dob méretétől és állapotától függően 10-20 fékbenyomás után teljesen megszűnik a rásegítés, ilyenkor érezhetjük azt a fékerőt, amit rásegítés nélkül kéne kifejtenünk amikor fékezünk.

Versenyautóknál -ha megfelelő vezetési technikával rendelkezünk- nagyon sokszor előfordul, hogy egyszerre nyomjuk be a gáz- és fékpedált. Például amikor ballábas fékezést alkalmazva helyezzük át az autó egyensúlyát, akkor a gázpedált egyáltalában nem engedjük fel, miközben a fékpedált be-be nyomjuk amikor szükséges. Mivel ilyenkor a pillangószelep nincsen zárva, vákuum nem keletkezik, vagyis pár ilyen fékbenyomás után a dobban tárolt vákuum elfogyhat, ami ugye azt eredményezi, hogy a fékpedált nehezebb lesz, nagyobb erővel kell benyomni. Mivel versenytempós vezetésnél a fékpedált nem csak lassításra használjuk, és a féknyomás értéke is nagyon pontosan adagolható kell hogy legyen, rendkívül zavaró, ha a féket egyszer könnyű benyomni, máskor pedig szinte lehetetlen. A hirtelen váltásokra az izmok sincsenek felkészülve, sokkal több figyelmet kéne a helyes féknyomás elérése fordítani. Ezért versenyautókban sokszor nem használnak fékrásegítőt, mert így bár nagyobb erővel kell a pedált taposni, viszont ez az erő mindig állandó, nem változik. Amelyik versenyautóban mégis van fékrásegítő, az a depressziót nem a szívócsőről veszi, hanem valamilyen más megoldással, pl. vákuumszivattyúval állítja elő.

A hibrid vagy teljesen elektromos meghajtású versenyautóknál a vákuumos fékrásegítő helyett sokszor az elektromos regeneratív rendszert használják fékrásegítőként. A fékpedál benyomásakor a villanymotor generátorként működik, ami lassítja az autót. Ez azt jelenti, hogy a fékrendszernek kevesebb fékhatást kell csak előállítania, vagyis azonos lassulás eléréséhez így elegendő kisebb  féknyomást, kisebb pedálerőt alkalmazni. A WEC hypercarok például így oldják meg a fékrásegítést, nem pedig vákuumos rendszerrel, itt tehát nyugodtan nyomhatjuk egyszerre a gázt és a féket is. Meg kell azonban jegyezni, hogy a fékenergia visszanyerő rendszer nem azonosan hat az első és hátsó kerekekre, így a fékerő eloszlás fékezés közben változhat. A pilóták szerint a regeneratív fékezés miatt a pedálérzet néha változik, ezért sok beállítást igényel.

A 80-as évekig gyártott utcai és sok versenyautó, a modern együléses versenyautók, sportautók, pályanapokra épített autók, például Caterham, Ariel Atom, Radical, BAC mono mind tradicionális, nem ABS rendszerrel működnek. Az ilyen rendszerek legnagyobb előnye, hogy ha jól használjuk őket, akkor a legrövidebb fékutat biztosítják. Nem véletlen, hogy az autósport csúcsát jelentő Forma-1-ben sem használnak ABS-t, sőt a szabályok kifejezetten tiltják. Nem mellesleg az ABS nélküli autókban több lehetőség van a fékkel történő súlypont áthelyezésre is. Valójában az ABS nélküli rendszer egyetlen hátránya, hogy ha a fékezéskor az első kerekek beblokkolnak, akkor nem csak a fékút lesz lényegesen hosszabb, hanem elveszítjük a kanyarodási képességet is. Ezt azonban kellő gyakorlattal könnyen kiküszöbölhetjük.

ABS fékrendszerek

Az ABS az Anti-Lock Braking System, vagyis blokkolásgátló rendszer rövidítése. Ez egy olyan elektronikusan szabályozott rendszer, ami fékezéskor folyamatosan méri az autó kerekeinek fordulatszámát és a haladási sebességet, és ha ezek nem egyeznek meg, akkor pillanatnyi időre megszakítja a fékkört. Ez azt jelenti, hogy amikor a megszakítás történik, akkor nincs féknyomás, vagyis a kerék nem fékeződik, szabadon tud forogni.

Az ABS rendszer előnye, hogy fékezéskor a kerekek nem blokkolnak be folyamatosan, tehát nem jutnak el a tapadás határán túlra. Ez azért fontos, mert mint már tudjuk, ha a kerék csúszik, akkor nem lehet vele kanyarodni. Az ABS-el szerelt autó tehát akkor is irányítható marad, amikor az ABS nélküli autó már csak egyenesen csúszik. Ezért az ABS alapvetően egy biztonsági rendszer. (Ez csak fékezéskor igaz, ha nem fékezünk, akkor a rendszer nem tud beavatkozni, az autó mindkét esetben ugyanúgy fog irányíthatatlanul sodródni.) Az ABS rendszerek legnagyobb hátránya, hogy mivel a fékezés csak bizonyos időközönként történik meg, így a fékút megnövekszik.

Tekintsük a mellékelt ábrát, ahol 4 féle fékezés fékútját hasonlítjuk össze.

1. Küszöbérték fékezés. Itt mi magunk szabályozzuk a szükséges féknyomást a fékpedál benyomásával. Mint látható, ez adja a legrövidebb fékutat, de csak akkor, ha tökéletesen tudjuk szabályozni a féknyomást, vagyis mindig a tapadás határán tartjuk a gumikat. Az ideális szlip általában 10-30%, vagyis a maximális lassuláshoz a keréknek ennyivel lassabban kell forognia, mint az autó éppen aktuális haladási sebességéből adódó fordulatszám lenne.

2. ABS fékezés. Mint a féknyomokból látható, a fék gyorsan váltogatja a be-ki állapotot. Mivel a fékezés nem folyamatos, így a fékút is növekszik.

3. Blokkoló fékezés. A kerekek nem forognak, hanem álló helyzetben csúsznak az útfelületen, a fékút még az ABS fékezésnél is hosszabb.

4. Megszakításos fékezés. Ez tulajdonképpen ugyanaz mint az ABS rendszer, de itt nem egy elektronika és mechanika szakítja meg a féknyomást, hanem a vezető. Mivel egy ember nem képes olyan gyorsan beavatkozni mint egy gép, így a fékút is jóval hosszabb.

Utcai vs verseny ABS

Az ABS rendszert a BOSCH a közúti közlekedésre fejlesztette ki, és a biztonságos autózás egyik mérföldkövévé vált, de hamarosan a versenysportban is megtalálta a helyét, például a modern túraautó és rally bajnokságokban. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a két rendszer egy és ugyanaz lenne!

Utcán nem megengedhető a megcsúszás (és ezáltal a kormányozhatóság elvesztése), így az utcai ABS rendszerek elsősorban a biztonság növelésére lettek kifejlesztve. Automatikusan avatkoznak be az irányíthatóság megőrzésére, de nem biztosítják a legnagyobb fékhatást. Kikapcsolni vagy szabályozni nem lehet, elsődleges célja az autó különböző körülmények közötti stabilitásának fenntartása.

Ezzel ellentétben a verseny ABS rendszer magabiztosságot ébreszt, és lehetővé teszi a pilóta számára, hogy felfedezze autója fékezési potenciáljának határait, lehetővé téve a későbbi fékezést, a nagyobb kanyarbejárati sebességet és a jobb köridőt. A modern sorozatgyártású autók ABS-e azért hatékony az utcai autókon, mert finoman az adott márkához és modellhez, valamint a megfelelő tömeghez, alvázhoz, felfüggesztéshez, kerékhez, abroncshoz, főfékhengerhez és fékkombinációhoz van igazítva. Amikor egy sorozatgyártású autót versenyzésre alakítunk át, ez a finoman összehangolt rendszer felbomlik (például a súlycsökkentések, a felfüggesztés és az abroncsok megváltoztatása miatt), és a gyári ABS általában alulteljesít. Ilyenkor a versenyzők inkább kiszerelik a blokkolásgátlót, mert a hibás működés miatt a fékpedál érzése és a fékerő bármikor ellentmondásossá válhat. A megfelelően működő verseny ABS egyenletes és megbízható, és lehetővé teszi a versenyző számára, hogy felfedezze a versenyautójában rejlő lehetőségek határait. A BOSCH mérnökei azt mondják, hogy a sofőrök gyakran meglepődnek azon, hogy valójában mire is képes az autójuk amikor a Motorsport ABS-t helyesen beállítva használják.

Mivel az utcai vezetőkkel szemben a versenyzők önmaguktól is képesek az adódó szituációkat megfelelően kezelni, így a verseny ABS rendszerek a beállítástól függően csak később és kisebb mértékben kezdenek beavatkozni, nagyobb mértékű csúszást és kerékfordulatszám eltérést megengedve. A verseny ABS rendszer kisebb intervallumokban működik, így az autó gyorsabban reagál a fékezési igényekre, a programozáskor gyakorlatilag minden paraméter beállítható, és a versenyző menet közben is szabályozhatja, hogy mennyire avatkozzon be a rendszer. Ezzel mindig a pálya adott szakaszához és/vagy a körülményekhez hangolhatja az ABS működését, például alacsonyabb tapadású burkolathoz feljebb állítja, nagyobb tapadásúhoz lejjebb.

Rally autókban sokkal többször találkozunk ABS rendszerrel, mint a pályaautóknál. A rally versenyek közutakon zajlanak, ahol egy gyorsasági szakaszon többféle útburkolattal is találkozhatunk, sőt az útjavítások miatt akár foltokban is eltérő lehet a tapadás, a felhordott laza talajról nem is beszélve. Egy erdőbe behajtva az útburkolat hőmérséklete jelentsen eltérhet a napsütötte részektől, ami nagyban befolyásolja a tapadást. Ezekben az esetekben kifejezetten jól jön az ABS azon képessége, hogy egy előre nem tervezett megcsúszáskor az autó irányítható marad.

Mindezek ellenére még a legjobb rendszerek is hibázhatnak, ami általában kicsúszással és akár ütközéssel végződik, ez pedig a legtöbbször egyben a verseny végét is jelenti. Ezért az ABS versenykörülmények között még ma sem egy olyan rendszer, amit nagyon erőltetnének.

Állítható fékerő-elosztás

Az talán még az amatőr sofőröknek is egyértelmű, hogy az mennyire fontos dolog, hogy az első és a hátsó fékek milyen arányban "fognak" (milyen arányban fékeznek). Amit a legtöbben tudnak, hogy ha kanyarodás közben behúzzák a kéziféket, akkor az autó farolni fog... Ebben az esetben csak a hátsó fékek működnek, az elsők nem. A farolást mint már tudjuk, nevezhetjük túlkormányzottságnak is, tehát mondhatjuk, hogy ha a hátsó fékek erősebben fognak mint az elsők, akkor az autó fékezéskor nagy valószínűséggel túlkormányzottá válik.

Némileg ennek ellenkezője, amikor csak az első kerekek fékeznek. Az autó alulkormányzottá válik, de ez persze nem teljesen igaz. Ami biztos, hogy ilyenkor a fékhatás erősen csökken, hiszen 4 kerék helyett csak kettő lassít.

A legtöbb autó esetében az első kerekek nagyobb százalékban lassítanak. A jellemző fékerő elosztás elsőkerék meghajtású autóknál 80% az első kerekekre, hátsókerék meghajtásúaknál 60-70% az első kerekekre. Ez nem csoda, hiszen fékezéskor a súlypont előre kerül, vagyis az első kerekeket nagyobb terhelés éri, így sokkal nagyobb fékező nyomatékkal lehet őket blokkolás nélkül lassítani, mint a kevésbé terhelt hátsó kerekeket. Ahol kisebb a terhelés, ott kisebb a tapadás is, tehát kisebb fékezési nyomaték kell ahhoz, hogy a kerék ne blokkoljon. Ezért már a régebbi autók hátsó fékeit is automatikus  fékerő elosztóval látták el, ahol a hátsó kerekekre nehezedő terhelés függvényében változik a hátsó fékekre ható féknyomás.

Versenyautók esetében sokszor találkozni állítható fékerő-elosztással, amit a pilóta akár menet közben is tud módosítani (lásd az előző képen, vörös nyíllal jelölve). Ezzel a megoldással egyszerűen lehet állítani az autó fékezéskor jelentkező súlyeloszlását, akár kanyaronként is könnyen lehet a fékezés közben jelentkező túlkormányzottság mértékét állítani. A legtöbb esetben az elosztás a fékfolyadék nyomásának szabályzásával történik, amit egy teljesen mechanikus szeleppel oldanak meg, de van amikor két különálló főfékhenger van az első és hátsó fékekhez, és ezek benyomási arányát lehet változtatni a pilóta által forgatható gomb segítségével. 

A mellékelt ábrán egy versenypálya különböző kanyarjaiban ideális esetben használt fékerő-elosztásokat láthatunk. Az értékeket általában az első kerékre adják meg, vagyis például az 1-es kanyarban látható 49% azt jelenti, hogy a féknyomás 49%-a kerül az első kerekekre, és 51%-a hátsókra. Mint látható, ez egy éles sikán, ahol hirtelen kell kanyarodni, amit az autó megpörgetésével érhetünk el. Ehhez az autót egy kicsit túlkormányzottá kell tenni, amit úgy oldunk meg, hogy a hátsó kerekek jobban fékeznek, mint az elsők. A hatás egy kicsit hasonló lesz ahhoz, mint amikor a kézifék behúzásával farolunk. De ezekről a technikákról majd a következő részben lesz szó részletesen!

EBD és ESC szabályozás

Az EBD (Electronic Brakeforce Distribution) egy elektronikus fékerő-elosztó rendszer, amely automatikusan szabályozza a fékerőt az első és hátsó kerekek között. Az EBD az ABS rendszerrel együtt működve folyamatosan osztja el a fékerőt az első és hátsó tengely között, és ha a hátsó kerekek blokkolni kezdenek, az EBD csökkenti a hátsó féknyomást, így stabilabbá teszi az autót.

Az ESC vagy ESP (Electronic Stability Control) egy menetstabilizáló rendszer, ami szintén az ABS-el és EBD-vel együtt működik, de nem csak a kerekek forgási sebességét és a terhelést, hanem a kormánykerék elfordítási szögét és az autó függőleges tengelye körüli elfordulást is figyeli. Ha ez utóbbi kettő nincsen megfelelő arányban, akkor a rendszer megpördülést feltételez. Ilyenkor a négy közül azt a kereket fékezi meg az ABS-en keresztül, amelyik ahhoz szükséges, hogy az autó ismét a kormánykerék állásának megfelelő irányba haladjon. Ez a rendszer tehát a kanyarodásban segít, nem pedig a fékezésben.

Utcai autókban az EBD és ESC teljesen automatikusan működik, és a vezető nem tudja szabályozni, az ABS rendszerrel együtt dolgozik, hogy az autó stabil maradjon. Versenyautókban általában nincs klasszikus EBD, mert a pilóta manuálisan állítja a fékerő-elosztást menet közben. Egyes versenyautókban, például TCR, GT4, van ESP rendszer, mert ezek utcai autókra épülnek. Rally autókban is található ESP-hez hasonló rendszer, ami általában a kipörgésgátló rendszerbe van integrálva, de alapvetően eltér az utcai ESP rendszerektől. Kifejezetten versenyautónak épített, vagy utcai autóból átalakított, de magasabb kategóriájú versenyautókban (pl. GT3) általában nem használnak menetstabilizáló rendszereket.

BMW (McLaren) inga fékerő-elosztó

1997-ben a BMW Super Touring kategóriás E36 STW versenyautójában a műszerfal alatt egy mechanikus fékerő elosztóhoz hasonló szerkezetet lehetett találni. Hasonló volt, mint a normál állítható fékerő elosztó, ahol egy forgatható gombbal lehet előre-hátra állítani a fékerő elosztást, azonban ezen a szerkezeten egy inga volt, ami jobbra-balra mozgott, és ezzel változtatta a fékerő elosztást, de nem előre-hátra, hanem jobbra-balra. Kanyarodáskor a fellépő centrifugális hatásnak megfelelően az inga elmozdult, ezzel az ívkülső oldalra több fékerőt adva. Miért volt ez jó? Mint már tudjuk, az ívbelső kerekeken a súlypont áthelyeződés miatt kisebb a terhelés, így azonos fékerő esetén ezek a kerekek blokkolnak. Ha pedig csak annyira nyomjuk be a féket, hogy ne blokkoljanak, akkor az ívkülső kerekeken kisebb fékhatást érünk el, mint amennyit a rájuk nehezedő terhelés miatt lehetne. Az inga fékerő elosztó segítségével az ívkülső és ívbelső kerekek mindig pont annyi féknyomást kapnak, amennyi az adott kanyarodáshoz optimális. De miért volt erre az egyébként zseniális ötletre szükség? Nos azért, mert a túraautó bajnokságban akkoriban tiltott volt az ABS rendszer használata, és ezt kerülték meg némileg az inga fékerő-elosztóval.

Az ötlet egyébként nagy valószínűséggel a McLaren híres, de szintén betiltott forma-1-es fék-kormányzás megoldásából ered, csak ott az elosztás egyrészt pont fordított arányú volt, másrészt nem automatikusan történt, hanem egy második fékpedállal. Ha ezt nyomta be a versenyző, akkor a fékezés csak az egyik hátsó kerékre hatott. Hogy mikor melyikre, azt a verseny előtt állították be, az szerint, hogy melyik pályán melyik az előnyösebb. A következő évben már fejlesztettek a rendszeren, és a kormányon elhelyezett gombok segítségével lehetett megadni, hogy a jobb- vagy baloldali hátsó fék működjön-e amikor a második fékpedált benyomják.

Elektromos fékpedál (brake by wire)

Ezekben a rendszerekben gyakorlatilag ugyanolyan fékfolyadékos féknyomás felépítő rendszert találunk mint a normál autókban, a különbség az, hogy a fékpedállal nem a főfékhengert nyomjuk be, hanem egy szenzort. Az elektromos szenzor által előállított feszültséget egyszerű elektromos vezetéken juttatjuk el a főfékhengerhez, amiben a szükséges féknyomást valamilyen elektromos motorral (például szivattyúval) állítjuk elő.

Az elektromos fékpedál legnagyobb előnye, hogy nem kell közvetlen mechanikus kapcsolatban lennie a fékfolyadékkal, tehát a főfékhenger és a fékpedál teljesen eltérő helyen is lehet. További előny, hogy egy elektronikus egységet közbeiktatva közvetlenül is megvalósíthatóak az ABS, EBD, ESP és hasonló rendszerek, illetve az önvezető rendszerek. Hybrid és elektromos meghajtás esetén az elektromos fékpedál használatával egyszerűen megoldható az elektromos visszatermelés indítása, és az elektromos/mechanikus fékerő arányának szabályozása. Legnagyobb hátránya, hogy áramkimaradás esetén nincs fékerő, ami végzetes tragédiához is vezethet.

Szükséges fékerő

Akár tradicionális mechanikus féket, akár ABS rendszerűt használunk, a fék benyomásához szükséges erő ugyanakkora. A legnagyobb különbség az, hogy tradicionális rendszer esetében sokkal jobban kell figyelnünk rá, hogy mikor milyen féknyomást használunk (milyen erővel nyomjuk be a fékpedált), mert a túlzott nyomásértékről csak a gumik megcsúszásából értesülünk.

ABS rendszer használatakor annyi az előnyünk, hogy a túlzott fékezéskor a fékpedálon érezzük a megszakítások miatt létrejövő pulzálást (ami valójában a megcsúszás előtti állapotra van hangolva). Egyrészt ilyenkor nem veszítjük el a kanyarodási képességet, másrészt amint megérezzük a lüktetést, azonnal csökkenteni tudjuk a fékpedál benyomásának erejét. Az ABS rendszerrel tehát egy kicsit könnyebb dolgunk van, mert a kanyar előtt egyszerűen csak padlóig nyomjuk a fékpedált, majd addig engedjük vissza, amíg a lüktetés meg nem szűnik. Ha elég profik vagyunk, akkor a következő körre már meg is jegyeztük a korrekt féknyomás értéket.

Fékerő	kg	fékrásegítő
Személygépkocsi
1950-es évek	30-50	nincs
1980-as évek	15-30	van
2020-as évek	10-20	van
Sportautók	30-50	van
Versenyautó
Rally	70-120	vegyes
GT3	60-100	vegyes
BTCC	50-80	vegyes
WEC (LMP1)	80-120	vegyes
F3	50-80	nincs
F1	120-160	nincs

A fenti táblázatban összehasonlíthatjuk az egyes autók erőteljes fékezéséhez szükséges pedálerőket. Mint látható, a versenyautóknál sok esetben nem használnak fékrásegítőt, egyrészt a fentebb már említett ok miatt, és persze azért is, mert egy versenyautónál rendkívül fontos tényező a megbízhatóság. Ez egyrészt a jó eredmény elérése miatt fontos, viszont ennél sokszor fontosabb a biztonság. Versenyautókban sok esetben prototípusokat, vagy olyan alkatrészeket használnak, amiket nem teszteltek hónapokon vagy éveken át minden lehetséges körülmény között, mint egy utcai autó esetében. Ezért és főként a fokozott igénybevétel miatt ezek az alkatrészek bármelyik pillanatban tönkremehetnek, és ha a fék hibásodik meg, akkor az nem csak rosszabb eredményt okoz, hanem akár súlyos sérülésekkel járó balesetet is. Ezért a mérnökök amennyire csak lehet, csökkentik a lehetséges meghibásodások számát, elsősorban a lehető legkevesebb alkatrész beépítésével. Ha a versenyzőnek nincs szüksége fékrásegítésre és a nagyobb szükséges pedálerő miatt pontosabban is tudja szabályozni a fékerőt, akkor biztosan nem fogják beépíteni a plusz rásegítő rendszert. Egy másik ok, hogy a versenyfékek egészen más körülmények között kell hogy működjenek (pl. magasabb hőmérséklet), így más anyagokból készülnek mint az utcai fékek. Ez is egy oka annak, hogy miért nagyobb erővel kell őket működtetni.

Tipp:
Ha egy szimulátorban professzionális versenyfelkészülést szeretnénk végezni, akkor ehhez elkerülhetetlen, hogy a fékpedál működése és működtetése a lehető legközelebb álljon az igazi versenyautóéhoz. Az otthoni felhasználásra szánt szimulátor fékpedálok általában 10-20 kg fékpedál erőt tudnak maximum felvenni, ami nagyjából egy modern utcai autóban történő kevésbé erős fékezésnek felel meg. A komolyabb, akár profi felhasználásra szánt pedálok akár 120 kg fékerőt is képesek kezelni, sőt ezt nem a pedál elmozdulásával, hanem a nyomás erősségének mérésével végzik, mint ahogy az a valóságban is történik*. A VAS-01 szimulátorban általunk jelenleg használt fékpedál 90 kg maximális erőt képes felvenni, amit méréssel állapítottunk meg. Ez elég a legtöbb versenyautó élethű fékpedál működésének szimulálására. Daniel Morad Mercedes GT3 versenyautója pl. 58 kg fékerőt igényel, Esteban Ocon forma-1 autója viszont 180 kg-ot, így ezt már nem tudjuk élethűen utánozni. Azt azért tegyük hozzá, hogy Ocon azon versenyzők közé tartozik, akik szeretik a rendkívül nagy fékerőt.

G erők

A "G erő" (vagy gravitációs erő) egy mértékegység, amely a gravitáció hatására fellépő gyorsulást fejezi ki. Amikor autók lassulásáról vagy kanyarodáskor jelentkező erőhatásokról beszélünk, a G erő azt mutatja meg, hogy az adott erő hányszorosa a Föld gravitációs gyorsulásának (ami körülbelül 9,81 m/s², és ezt tekintjük 1 G-nek).

Lassulásnál (pl. fékezéskor):

Amikor egy autó lassít, a testünk a tehetetlenség miatt tovább akar mozogni előre, és ezt az erőt a biztonsági öv vagy az ülés tartja vissza. Ha például egy autó 100 km/h sebességről 0-ra fékez egy másodperc alatt, akkor a lassulás mértéke jelentős lehet. Egy tipikus erős fékezésnél (pl. vészfékezés) a G erő elérheti az 1-2 G-t is, attól függően, milyen gyorsan csökken a sebesség. Ha a lassulás 19,62 m/s² (2 × 9,81), akkor ez 2 G-nek felel meg. Ez azt jelenti, hogy a testedre kétszer akkora erő hat, mint a saját súlyod.

Kanyarodáskor:

Kanyarodáskor a G erő a centrifugális erőből adódik, amit az autó kanyarodási sugara és sebessége határoz meg. Minél szűkebb a kanyar, vagy minél nagyobb a sebesség, annál nagyobb a G erő. Ezt az oldalirányú gyorsulást az autó gumijai és a felfüggesztése próbálja ellensúlyozni, hogy ne sodródjon le az útról. Egy Forma-1-es autó egy gyors kanyarban akár 4-6 G-t is elérhet, ami azt jelenti, hogy a pilóta teste 4-6x nehezebbnek érződik az oldalirányú erőhatás miatt. Egy utcai autónál egy éles kanyarban általában 0,5-1 G körüli erőhatás lép fel.

Az alábbi táblázatban összehasonlíthatjuk az egyes autókra ható G erők általános értékeit.

G erők	gyorsítás	fékezés	kanyarodás
Személyautó
biztonságos	0,20	-0,47	0,20
szakképzett sofőr	0,50	-0,62	0,40
általános maximális	0,70	-0,80	0,60
Sportautó	1,00	-1,30	1,20
Versenyautó
Rally (Rally1 WRC)	2,00	-2,50	2,00
Rally murva	1,50	-2,00	1,00
GT3	1,50	-2,20	2,00
Nascar	1,20	-2,50	3,00
WEC (LMP1)	2,00	-3,50	4,00
F1	2,00	-6,00	5,00

Tipp:
A maximális G erő kanyarodáskor mindig egy kicsit kisebb mint fékezéskor, mert kanyarodáskor az autó egyensúlya több felé oszlik el. Ha például a kanyarodás maximuma 1 G, akkor nagy valószínűséggel a fékezés 1,2 G maximum.

A sorozat következő részében az egyes fékezési technikákat fogjuk részletesen is megismerni.

Ha úgy érzed, hogy a fenti tippek sem biztosítottak számodra megfelelő köridőket, személyes tanácsadásra vagy oktatásra van szükséged, szeretnéd a fentieket balesetveszély és anyagi károk nélkül kipróbálni és begyakorolni, akkor várunk sok szeretettel a sim-art  pro-nál, a VAS-01 professzionális szimulátorral.

Részletekért kattints ide...

Referenciák:
https://copradar.com/chapts/references/acceleration.html
https://www.gpfans.com/en/f1-news/1010709/f1-g-force/
https://supercarlists.com/cars-with-most-grip
https://hu.wikipedia.org/wiki/F%C3%A9k
https://mogi.bme.hu/TAMOP/kozuti_jarmurendszerek_szerkezettana/ch14.html
https://www.bosch-motorsport-shop.com.au/how-does-Motorsport-ABS-work
https://hu.wikipedia.org/wiki/ESC_menetstabiliz%C3%A1l%C3%B3
https://www.thedrive.com/news/how-bmws-genius-pendulum-brake-system-beat-an-abs-ban-in-racing