Moodsad pidurisüsteemid ja piduriassistendid on väga muljetavaldavad. Nende tootjadmis aitaks sõiduki suunastabiilsus säilitada konkureerivad üksteisega, et välja töötada kõige efektiivsemad ja mugavamad pidurisüsteemid. Kuid tee tänase tehnoloogiatasemeni jõudmiseks on olnud pikk.
mis aitaks sõiduki suunastabiilsust säilitada
Pidurisüsteemide algusaeg
mis aitaks sõiduki suunastabiilsust säilitada
Pidurite tähtsuse üle moodsates autodes ei kahtle keegi. See on üldse üks kõige olulisemaid auto osi. Kuid pidurid pole sugugi alati nii enesestmõistetavad olnud. Autotööstuse alguskümnenditel keskendusid leidurid pigem sellele, kuidas saada auto kiiresti liikuma, mitte kiiresti peatuma. Piduriteks kõlbasid ka lihtsaimad lahendused, kus statsionaarne osapool hõõrdus vastu keerlevat komponenti, nt ratast. Sisuliselt oli tegu hoovaga, mille abil suruti puitklots vastu ratast või kasutati mõnda muud hobuvankreilt tuntud lahendust. Nii ehk naa meenutasid toonased autod rohkem vankreid ja jagasid nendega nii mõndagi disainilahendust.
Siiski ei läinudki väga kaua mõistmaks, et säärased lihtlabased pidurid pole kuigi efektiivsed. Kokkupuutel rattaga kulusid puidust piduriklotsid ju kiiresti ega suutnud sõidukit tõusudel-langustel adekvaatselt aeglustada. Samal ajal aga soovisid autojuhid sõita üha kiiremini ja kiiremini. Prooviti erinevaid lahendusi, kuidas õnnestuks kineetilist energiat efektiivsemalt soojusenergiaks muundada. Kasutati üha efektiivsemaid hõõrdpindasid, näiteks vasest valmistatuid, mis suurendasid hõõrdejõudu. Kuid neil kõigil oli üks oluline puudus – need töötasid metallratastega ühenduses väga mürarikkalt. Lahendusena prooviti neid pindasid katta millegi pehmemaga, näiteks asbesti, villa või kummiga. Need lahendused olid üsnagi piisavad, sest autod ei sõitnud toona veel väga kiiresti.
Rehvid – uus väljakutse auto piduritele
Pidurite arengut on kogu aeg mõjutanud õhkrehvide areng. Säärased jalavarjud pakkusid ebatasasel teel paremat sõidumugavust ning ühtlasi võimaldasid sõita kiiremini, kuid ei toiminud kuigi hästi kombinatsioonis toonaste primitiivsete piduritega. Kui suruda pidurdusklots otse vastu rehvi, siis see võiks toimida jalgrattal, kuid mitte autol, mis on palju raskem. Järgmisena arendatigi välja hoopis uut tüüpi pidur, mis peitub ratta sees. Erinevalt levinud eksiarvamusest leiutati umbes samal ajal nii trummelpidur kui ka ketaspidur.
Ketaspiduri leiutas 1902. aastal Frederic Wilhelm Lanchester, inglise insener, samas kui trummelpidur patenteeriti samal aastal Louis Renault poolt. Teised insenerid, näiteks Gottlieb Daimler ja Wilhelm Maybach, eksperimenteerisid samuti trummelpiduriga, kuid läbilöögile pääses Renault lahendus. Tegu oli vägagi efektiivse lahendusega, kus vastu trumlit pressiti seestpoolt poolkaare kujuga piduriklotsid. Selline piduritüüp on põhimõtteliselt siiani elujõuline ja laialt levinud. Muidugi mitte päris muudatusteta.
Hüdraulika pidurisüsteemis
Esimesed autopidurid olid kõik mehaanilist laadi, mida käitasid sõna otseses mõttes juhi musklid. Algselt pandi pidurid vaid auto tagaratastele. Esimese neljarattapiduritega autoni jõuti alles 1909, peamiselt piiratud inseneriteadmiste tõttu, mis ei võimaldanud luua pidureid, mis aitaks sõiduki suunastabiilsust säilitada. Kontrollituna terastrosside poolt käitati nelja erinevat piduritrumlit, kuid varieeruva tugevusega, sest kõigi nelja piduri klotse oli raske sünkroonselt tööle saada.
Läbimurre tuli aastal 1917, kui Malcolm Loughead, hiljem tuntud kui Lockhead, patenteeris hüdraulilised pidurid. Selline piduritüüp oli esimest korda leiutatud Hugo Meyeri poolt Saksamaal juba 1895, kuid siis ei leidnud see laiemat kasutust. Lockheadi pidurid olid esimesed seeriatootmisse jõudnud hüdraulilised pidurid. Hüdraulilise vedeliku rakendamine muutis nii mõndagi. Esiteks suurenes pidurdusjõud. Teiseks kadus probleem piduritrosside lõdvenemise või murdumisega, millega omakorda muutus pidurite kasutamine mugavamaks. Tõsi, esimesed hüdropidurid olid aplad lekkima, kuid isegi sellisena olid nad palju töökindlamad kui varasemad mehaanilised pidurid.
Mõned aastad hiljem, 1928, lisati üks lisalahendus – pidurivõimendus. Pidurivõimendi kasutas auto sisselaskesüsteemis tekkivat negatiivset rõhku (vaakumit). Pärast piduripedaali vajutamist aktiveeriti peasilinder ja klapp vabastas sisselaskekollektorist vaakumi. Rõhkude erinevus kahel pool membraani tekitas jõu, mis omakorda kergendas peasilindri kolvi liikumist. Lisanduv jõud oli täpselt proportsionaalne sellega, kui tugevasti juht piduripedali vajutas. Sedasi oli juhil väga lihtne pidurdusjõudu kontrollida. Sedapidi, kuidas pidurid järjest efektiivsemaks muutusid, läksid ka kiirused üha suuremaks ja suuremaks.
Järkjärguline trummelpidurite hääbumine
Trummelpidurid domineerisid autotööstuses aastakümneid. Tänaseni võib kohata sõiduautosid, mille tagateljel kasutatakse trummelpidureid, näiteks lihtsamatel, mitte väga võimsatel linnaautodel. Oma edu eest peavad nad tänama pelka juhust. Olgugi, et ehituselt robustsed, on trumlid vastupidavad erinevate ilmaolude suhtes ega ole sugugi nii ebaefektiivsed nagu mõnikord väidetakse. Tõsi, suurimaks probleemiks on kõrge temperatuur ja kehvem jahutus.
Kuna trummelpiduri töötavad osad asuvad kinnise trumli sees, siis probleemiks on kuumuse ärajuhtimine. Teiseks kippus lahendus raskeks, kui pidurdusjõu kasvatamiseks tuli suurendada piduriklotse, kuid ühes sellega muutus ka trummel ise suuremaks-raskemaks. Ühtlasi leidus neil tüüpvigu. Kuigi ehituselt lihtsad, kippusid pidurdusklotsid (tuntud ka -taldadena) kinnikiiluma, mis põhjustas pidurite ülekuumenemist. Sedasi kadus pidurdusjõud äkiliselt, tekitades potentsiaalselt ohtliku olukorra. Õnneks aga leiutati ketaspidurid.
Kokkupigistamine ehk kuidas ketaspidurid töötavad
Nagu paljud teisedki innovatsioonid, debüteerisid ka moodsad ketaspidurid võidusõidus. 1953. aastal varustas Jaguar mudeli XK nelja Dunlopi pidurikettaga ja võitis selle autoga Le Mans’i 24-tunni võidusõidu. Pidurirevolutsioon oli alanud.
Erinevalt vaskkattega piduriklotsidest aastal 1902 ei tekitanud moodsad klotsid kiuksuvaid hääli ega kulunud nii kiiresti. Peagi leiutati üha paremaid hõõrdmaterjale, nagu keraamika, pool-metallide segud või Kevlar. Asbest, mille kohta avastati, et see tekitab vähki, keelati peagi toormaterjalina. Kõik piduriklotsid naudivad sama printsipiaalset ketaspiduri eelist – kõrgem efektiivsus isegi sportliku sõidustiili korral.
Võtmenipiks on kuumuse ärajuhtimine pidurite tööpinnalt. Kettaid jahutab tuul, nad kannavad oma soojuse üle velgedele ning täiendavalt saab neid jahutada ventileerimisega (jahutusaugud kettas). Sellised pidurid on ideaalsed mägedes sõites, sportlike sõiduvõtete korral ja äkkpidurdustel. Kolvid annavad pidurdussurve edasi hõõrdkatetele ja sealt omakorda pidurikettale. Ühtlasi sobivad nad paremini töötamaks kokku juhiabisüsteemidega nagu ABS või ESP. Kokkupigistamine osutus paremaks pidurdusviisiks kui klotside laiali surumine. Pidurisadulad on paremad kui piduritallad.
Autopidurite tulevik
Arendus- ja uurimiskeskused jätkavad oma tööd veelgi efektiivsemate pidurite loomisel. Pidurisüsteemid muutuvad endiselt, seda nii materjalide kui ka konstruktsiooni osas. Üha enam tootjaid võtab kasutusele kõrvetamise ehk piduriklotsi tööpinna lühiajalise kuumutamise temperatuurini 600-800 °C, et suurendada hõõrdpinna vastupidavust kuuma ja pidurite äravajumise suhtes. Ühtlasi pööravad tootjad tähelepanu vibratsiooni ja kõrvaliste helide vähendamiseks. Hea kvaliteediga piduriklotsidel kasutatakse vahekihti, mis aitab just mürasid ja vibratsioone vähendada.
Paistab, et pidurisüsteemidel jääb lähitulevikus tööd hoopis vähemaks kui täna. Hübriid- ja elektriautode areng toob kasutusele rekuperatsioonisüsteemid, mis pakuvad piduritele tõsist alternatiivi. Isegi vormel 1 autodelt tuntud regeneratiivpidurdamine levib üha enamatel sõiduautodel. Lihtsustatult ei kao pidurdamisel tekkiv energia enam soojusena, vaid see muudetakse hoopis elektrienergiaks. Tõsi, pidurdusenergiasalvestus ei kaota tavapäraseid ketas- või trummelpidureid. Küll aga vähendab see piduriketaste ja -klotside kulumist tavapärase argikasutuse käigus. Juba lähitulevikus saame teada, kas ekspertidel oli nende ennustuste osas õigus.