Féktípusok
Fékezést különféle helyekre beépített különféle szerkezetekkel lehet megvalósítani. Ezek közül természetesen a legjellegzetesebb a kerekeket közvetlenül fékező szerkezet. Ez működik üzemi fékként. A jobb oldali rajzon további fékezési lehetőségeket láthatunk, melyek azonban nem helyettesíthetik a kerékbe épített üzemi féket. Ezeknek a kiegészítő, "tartós" fékeknek főleg akkor van szerepük, amikor hosszabb ideig akarjuk megakadályozni, hogy a jármű gyorsuljon, például lejtőn. 

Magától adódik, hogy legalább egy ilyen fék minden járműben van, ez a motorfék. Felengedett gázpedál esetén a jármű mozgási energiája forgatja a motort, ami természetesen fékezi a jármű haladását. A motorfékezés hatásosságát többféleképp lehet fokozni, amire főleg dízelmotorok esetében van szükség (lásd ott). Bizonyos járművekbe (nehéz járművek, autóbusz stb.) célszerű, illetve szükséges kölön lassúmeneti féket ("retardert") is beépíteni. 

Igen gyakran találhatunk retardert a hidromechanikus sebességváltóban, de szokás önálló szerkezetként a sebváltó után, a kardántengelyek közé, illetve a differenciálmű elé beépíteni. 

A jármű mozgási energiáját az esetek többségében szilárd testek mechanikai surlódása alakítja át hővé, de lassúmeneti, tartós fékek gyakran folyadéksúrlódással vagy örvényáram-gerjesztéssel "termelik" a hőt.

A kerékfékek (üzemi fékek) kizárólag mechanikai fékek lehetnek.
 

A surlódó felület alakja szerint (hengerfelület - sík felület) két fő típus létezik: dobfék és tárcsás, illetve tárcsafék

A dobfék a henger belső felületére szorított fékpofával fékez (expanziós fék, jelső ábra). A külső felületet szorító fékpofa vagy fékszalag üzemi fékként nem jöhet szóba. A tárcsa sík felületét vagy az egész kerületére feszülő tárcsák szorítják (tárcsás fék, második ábra), vagy csak egy rövid szegmensét (tárcsafék, harmadik ábra).

A negyedik ábra kombinált megoldást mutat: a tárcsafék üzemi fék, a dobfék rögzítőfék ("kézifék"). 

A dobfékekben a fékdobok nem nagy változatosságot mutatnak. Acélöntésbők készülnek,kívül kisebb-nagyobb bordákkal részben merevítés, részben hűtés céljából. Legfontosabb követelmény, hogy hőre ne vetemedjenek.

A dobfék fékpofái vonatkozásában alakra nem, de felerősítés és elrendezés vonatkozásában nagy változatossággal találkozunk. A fékpofák általában csapra vannak ültetve, melyek a kerékagyhoz erősített féktartó tárcsából állnak ki. Az elrendezésre az alábbi ábra mutat nyolc példát. Az első ábrán a két fékpofa szimmetrikusan helyezkedik el egy, vagy két kön csapra szerelve. A piros nyilakkal jelölt végükön van valamilyen feszítő szerkezet, a rugók gondoskodnak arról, hogy a szétfeszítés után a fékpofák elváljanak a fékdobtól. Minden fékpofa külső felületére súrlódó betét van szegecselve vagy ragasztva a súrlódás növelése érdekében. (Korábban azbeszt-alapú, mostanában főleg üvegrost-alapú betéteket gyártanak.) 


A betét hossza a két oldalon általában nem egyforma: a jármű eleje felé eső rövidebb a másiknál. Ennek oka az, hogy szétfeszítéskor az S surlódóerő eredője a, illetve b kartávolságra megy el a forgásközéppont mellett, ezért M nyomatékot fejt ki a fákpofákra, ami a bal oldali ("felfutó") fékpofa eredeti FB szorító erejét megnöveli ("szervohatás"), a jobb oldali ("lefutó") fékpofa FJ szorító erejét csökkenti. A fékpofákra ható nyomás azonban egyforma, ha a fékbetétek felületét (hosszát) az FB , illetve FJ erők nagyságához arányos méretűre készítjük, ami azonos élettartamot jelent a két fékbetétnek. Ugyanígy különböző méretű fékbetétek láthatók a második ábra fékpofáin, de fordított sorrendben: a jobb oldali a hosszabb! Ennek az a magyarázata, hogy a bal oldali fékpofa nem csapra támaszkodik, hanem a másiknak a végére - lengőkar és rudak segítségével. Ez azt jelenti, hogy a bal fékpofa helyzete változatlan ugyan, de mivel a másikra támaszkodik, a támaszkodó erő megnöveli a jobb fékpofa szorítását, s mivel most az is felfutó, a "szervohatás" még tovább fokozza a szorító erőt (kétszeres szervohatás). A harmadik elrendezés hasonló a másodikhoz, különbség a támaszkodó erő átviteli módjában van. Mindkettőt az is jellemzi, hogy hátramenetben is mindkét fékpofa felfutó, tehát érvényesül a kétszeres szervohatás! Az, hogy ilyenkor a fékbetétek felületi nyomásában nagy különbség van, nem érdekes: hátramenetben nagyon ritka és rövid az erőteljes fékezés. A negyedik elrendezés viselkedése előre-menetben hasonló az előző kettőéhez (hátramenetben mindkét félpofa lefutó!). Érdekessége, hogy csak egyirányú fékező erőre van szükség, vagyis nem a fékpofák "szétfeszítésére" lesz fékezés. Az ötödik és a hatodik elrendezést két-két munkahenger jellemzi: kétkörös fékrendszerben alkalmazzák őket. Az ötödiknél mindkét fékpofára csak egyszeres szervohatás érvényesül, s ha az egyik fékkör nem működik, akkor csak egy fékpofa fékez. A hatodikra az jellemző, hogy a haladás irányától függetlenül mindkét fékpofa mindig felfutó, de csak egyszeres szervohatással, viszont az egyik fékkör kiesése esetén mindkét fékpofa tud fékezni. Haszonjárműveken fordul elő a hetedik elrendezés: legalább egy fékpofa mindig felfutó, de előremenetben két felfutó fékpofa van, az egyiken kétszeres szervohatással. Érdemes meismerkedni a haszonjárművek speciális fékrendszereivel is.

Az utolsó (nyolcadik) elrendezés már más témához vezet: a fékpofák szétszorítását egy két tagból álló mechanizmus végzi, ami mechanikai kapcsolatban van a (kézi)fékkarral: rögzítőfék

Egy érdekes, ritkán alkalmazott, szintén mechanikai feszítő szerkezet látható a bal oldali ábrán (az AA-val jelzett rész 90 fokkal ki van hajlítva az ábrázolhatóság érdekében). Ha a rudat kifele húzzuk (a féktartó tárcsából), akkor a két golyó szétfeszíti a fékpofákat.

Üzemi fékek esetében a szétfeszítést vagy "fékkulcs", vagy hidraulikus munkadugattyú végzi. A fékkulcs alakja sok féle lehet, itt csak kettőt láthatunk az alábbi ábrán. A fékkulcs tengelyét elvileg lehetne a rögzítőfékekhez hasonlóan mechanikai szerkezettel is elfordítani, a valóságban azonban sűrített levegővel működtetett membránkamrában állítják elő a forgató erőt. 

A harmadik ábra mutatja a hidraulikávaló való működtetés elvi vázlatát.

A korábban azbeszt-alapú, ma azbesztmentes (pl. üvegrost alapú) súrlódó betét természetesen kopik, ezért fokozatosan nő a rés a nyugalomban lévő fékpofa és a dob belső felülete között. Ez azt jelenti, hogy nő az az idő, ami a fékpedál lenyomása és a fékezés megkezdése között van, ezért előírják, hogy mekkora lehet a hézag maximális mértéke. Túlzott kopás esetén "utánállítást" kell végezni. Az alábbi ábra három megoldást mutat a kézi beállításra. A fékpofákat összehúzó rugó a fékpofa középső szakaszára szerelt excenterre húzza a fékpofát. Az excenter vagy egy "ablakba" benyúló csapként (első ábra), vagy a T keresztmetszetű fékpofa belső felületét érintő tárcsaként van kialakítva (második ábra). Ha csak ez az utánállítási lehetőség van, akkor a betét aszimetrikusan kopik: fölső vége jobban, alsó vége kevésbé (első ábra). A másik két ábrán látható szerkezet lehetővé teszi a fékpofa alsó végének a mozgatását is, egyik esetben excenter, a másik esetben "ellenmenetű" csavar forgatásával (az anyán lévő korong pereme kinyúlik a féktartó tárcsa lemezén kivágott ablakon).

A hidraulikus működtetésű fékeknél további állítási lehetőségeket is ismertetünk. Az alábbi ábrán egy hagyományos kialakítású fékpofa látható.. 

A kevésbé elterjedt tárcsás fékek hatásosságuk, viselkedésük szempontjából nem sokban különböznek a dobfékektől. 

Közülük itt csak egyet mutatunk be (jobb oldali ábra). 

Az ábrán három tárcsa látható. A két szélső tárcsa, amelyekre fékbetét van erősítve, a féktartó henger külső palástján nem tud elfordulni, de tengelyirányban el tud csúszni. 

Erre fékezéskor kerül sor: a középső tárcsa enyhe elforgatáskor a két szélső tárcsát szétfeszíti a köztük kialakított golyós ékpálya.

A tárcsafék mind kialakítása, mind tulajdonságai tekintetében jelentősen különbözik a dobféktől. A legnagyobb eltérés abban van, hogy a surlódó betét működő felülete lényegesen kisebb, mint a dobfékek fékpofáin lévőé, ami azt jelenti, hogy ugyanakkora szorító erő esetén a felületi nyomás lényegesen nagyobb. Emiatt különleges, hőálló (350...450 oC) anyagból készül, általában porkohászati eljárással (pl. sárgaréz reszelék + kötőanyag).
 
 

................

Fent négy féle "szorító" megoldás látható. Az első és második, merev kengyelest (két-két dugattyúval) hamar kiszorították a csúszó-, illetve a billenőkengyeles szerkezetek, melyekben már csak egy dugattyú található. A negyedik szerkezet érdekessége, hogy a hidraulikus működtetés (üzemi fék) mellett mechanikai kapcsolattal is működtethető (rögzítő fék). 

A jobb hűtés érdekében a tárcsát legtöbbször üregesre készítik (jobb oldali ábra).
 
A tárcsafék legfőbb előnyei:
   - hatásosabb,
   - karakterisztikája lineáris,
   - stabilabb: hatásossága kevésbé csökken ismételt fékezés esetén,
   - öntisztító,
   - egyszerűbben gyártható,
   - rövid dugattyúút, gyorsabb működés,
   - hőre nem deformálódik,
   - jobb hővezetés,
   - egyszerűbb kopásellenőrzés.
De azért vannak hátrányai is:
   - a fékerő kisebb sugáron ébred,
   - betétanyaga drágább,
   - tartós fékezés esetén az olaj "felforrhat",
   - rögzítőfékként körülményesebb használni,
   - nagyobb pedálerőre van szükség: "szervoigényes",
   - oldása lustább.

Az utóbbi időben megjelentek az elektromos működtetésű tárcsafékek. Az egyik megoldás azon alapszik, hogy a súrlódás igyekszik magával vinni a surlódó betétet, illetve az azt tartó alkatrészt (pofát). 


 

Ha a pofa külső felületén ékpályát alakítunk ki, és ékpálya van a házon is, akkor az ékpálya-hatás eredményeképp a szorító erő megnő. Természetesen ügyelni kell az ékpálya szögére, nehogy önzáró legyen. 

Fékezéskor a pofát kell valamelyik irányba eltolni. 

Erre a célra hidraulikát is lehetne alkalmazni, de elektronikához kapcsolt villamos motor kedvezőbb, mivel annak a vezérlése sokkal könnyebb, és működtetése több tényező figyelembe vételével szabályozható. 

Jobb oldalon egy megvalósított szerkezet látható.

Az elektonika mind nagyobb szerepet játszik a fékezés vonatkozásában is.  Az elektronika alkalmazásával a fékrendszer funkciója is messzebb mutat a klasszikus értelemben vett súrlódási erőn alapuló fékezésnél, a fék a jármű elektronikus vezérlőrendszereinek aktív résztvevőjévé vált. A légfékrendszerek szerelvényeinél és különböző alrendszereinél is széles körű integráció valósul meg. 

A központi elektronika tartalmazza az összes magas szintű funkciót. A kerekek közelében elhelyezett modulok a kerék közeli jeladók (keréksebesség, betétkopás, fékezőnyomás) jeleit összegyűjti és továbbítja a központi elektronika felé. A központi elektronika fogadja a fékpedál-modul elektromos jelét, ami a vezető fékezési igényével arányos. Ebből, valamint a moduloktól érkező jelek alapján kiszámítja a kerekenként szükséges fékező nyomást. Ezt a nyomásigényt elküldi a moduloknak, amelyek előállítják a szükséges nyomást.

A rendszer kapcsolódik a gépkocsi többi elektronikájához, mint például a motor-, a sebességváltó-, a tartós lassító fék-, a kerékfelfüggesztés- és a sűrítettlevegő-ellátó rendszerének elektronikáihoz. A pótkocsira szerelt rendszer hatékonyan csökkenti a késedelmi időt. A központi elektronikához eljut a kormánykerék-elfordítás- és a perdülés-érzékelő jele is.

Szoftveres működtetéseknek köszönhetően csövezést és szelepeket lehet megtakarítani.

Nézzünk meg két elektromechanikus szerkeszetet. Ilyen szerkezetek vizsgálatáról olvashatunk itt.

E szerkezet konstruktőrei eleresztették a fantáziájukat, s elképzelhetőnek tartanak olyan kereket készíteni, amelybe nem csak villamos verzérlésű fék lesz, hanem a járművet hajtó villamos motor, az aktív felfüggesztés, valamint a villamos kormányzás szerkezete is (bal oldali ábra)..........


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Végezetül néhány szót az "önálló" (nem a sebességváltóba épített) lassúmeneti (tartós) fékekről. Ezek, mint korábban említettük, folyadéksúrlódással vagy örvényáram-gerjesztéssel fékeznek (fönti, jobb oldali ábrák). 

  A villamos tartós fék a villanyórákban látható forgó tárcsák elvén működnek - de fordított kapcsolásban: a villanyórában az örvényáram forgásra kényszeríti a tárcsát, itt a tárcsa forgatása áramot gerjeszt - ami a tárcsában rögtön rövidre záródik, s felemésztődik (hővé alakul). Az "áramtermelés" mértéke (a fékezés intenzitása) könnyen szabályozható a gerjesztés változtatásával. 

A hidraulikus tartósfék lényegében hidrodinamikus tengelykapcsoló (l. o.), melynek a "turbinakereke" a házhoz van erősítve. Vezérlése a benne lévő folyadék mennyiségének a változtatásával történik: üresen nem fékez, teljesen feltöltve maximális fékezés, ami a fordulatszámmal (a jármű sebességével) négyzetes arányban nő. (Egyébként a - hidromechanikus - sebességváltókba épített retarderek is ugyanezen az elven működnek.)

A témában számtalan írás jelent meg itt: 

És végül egy kis lazítás!