Jarrusatuloiden tekniikka ja toiminta

Jarrusatulat ovat auton jarrujärjestelmän olennaisia komponentteja. Niiden tärkein tehtävä on muuntaa hydraulista energiaa mekaaniseksi energiaksi. Muunnos tapahtuu, kun pääsylinterin hydraulipaine kohdistuu jarrusatulan mäntiin tuottaen voiman, joka painaa jarrupaloja jarrulevyä vasten ja hidastaa tai pysäyttää ajoneuvon

Jarrusatuloiden tyypit: kelluva ja kiinteä

Kelluvat jarrusatulat

Kelluville jarrusatuloille on tyypillistä, että männät (yleensä yksi tai kaksi) sijaitsevat jarrusatulan toisella puolella.

Männät työntävät yhtä jarrupaloista suoraan levyä vasten toisen palan puristuessa siihen kelluvan, erityisillä ohjaimilla liikkuvan jarrusatulan rungon liikkeen takia.

Kelluvia jarrusatuloita käytetään yleensä pienissä ja keskisuurissa ajoneuvoissa ja kevyissä hyötyajoneuvoissa (LVC). Ne on yleensä valmistettu pallografiittivaluraudasta.

Kiinteät jarrusatulat

Kiinteille jarrusatuloille on ominaista yksirunkoinen kiinteä kytkentä ajoneuvon jousitusjärjestelmään.

Niissä on kaksi tai useampia mäntiä, jotka toimivat jarrupalojen vastakkaisilla puolilla. Joissakin tapauksissa käytetään ”differentoituja mäntiä”, ts. erikokoisia mäntiä samassa kotelon puolikkaassa.

Kiinteitä jarrusatuloita käytetään keskitason ja high-end- sekä urheiluautoissa. Ne on yleensä valmistettu alumiiniseoksista.

Toisin sanoen voidaan sanoa, että kelluvat jarrusatulat ovat edullisimpia ja niillä on pienempi jalanjälki. Ne ovat lujia ja niitä voidaan käyttää erilaisilla järjestelmillä. Toisaalta, kiinteissä jarrusatulat ovat kevyempiä, kuluvat tasaisemmin, niissä on vähemmän jäännösvääntövoimia ja ne ovat enemmän design-laitteita.

Yksiosaiset ja kaksiosaiset jarrusatulat

Kiinteä jarrusatula voidaan valmistaa yhtenä kappaleena (monoblock) tai kahdesta erillisestä osasta. Monoblock-jarrusatulat, jotka on valmistettu yhdestä valukappaleesta, tarjoavat paremman massan/nesteen siirtymän suhteen ja muodon joustavuuden ruuvien tai pulttien puuttumisen ansiosta. Ne myös vievät vähemmän säteittäistä tilaa, koska kartiomaista vetoa ei ole.

Toisaalta, kaksiosaiset jarrusatulat ovat helpompia valmistaa ja koota, koska ne eivät vaadi erikoistyökaluja koneistuksessa.

Jarrusatuloiden oikea toiminta riippuu useista tekijöistä, kuten komponenttien valmistuksen laadusta, oikeasta kokoonpanosta ja materiaalien valinnasta. Männän tasaisuus, pinnoitteen laatu ja tilavuusabsorptio (eli jarrutusnesteen määrä, joka imeytyy jarrutuksen aikana jarrusatula muodonmuutosten vuoksi) ovat muita ratkaisevia tekijöitä jarrujärjestelmän nopean ja tarkan vasteen saavuttamiseksi.

Jarrusatulan pääosat

Jarrusatula koostuu useista komponenteista:

Jarrusatulan runko: Sen täytyy kestää rasitusta, varmistaa, että palat asettuvat levyihin ja sisältää mäntien istukat.
Sylinterit: Koteloivat männän ja tarjoavat hydraulisen tiivistyksen, jotta mäntä voi liikkua tasaisesti jarrutuksen aikana.
Männät: Ne muuntavat hydraulipaineen mekaaniseksi voimaksi ja kohdistavat sen suoraan jarrupaloihin. Ne on valmistettu lämpöä eristävästä materiaalista rajoittamaan lämmön siirtoa jarrupalasta jarrunesteeseen. Ne on myös suunniteltu olemaan muuttamatta muotoaan korkeissa lämpötiloissa ja yhteensopiviksi jarrunesteen kanssa.
Liukuohjaimet: Mahdollistavat suhteellisen liikkeen jarrusatulan rungon ja kiinteän tuen välillä, mikä varmistaa jarrutusvoiman tasaisen jakautumisen.
Tiivisteet: Ne varmistavat jarrunesteen tiivistyksen ja sallivat männän palata alkuperäiseen asentoonsa jarrutuksen jälkeen (roll back -toiminto) huolimatta siitä, että siihen kohdistuu jopa 350 baarin paine ja -40 °C – +200 °C lämpötila. Mutta päinvastaisessa suunnassa nämä erikoistiivisteet palauttavat männän oikeaan työasentoon, jos levyn sivuttaismuodonmuutos työntää sitä taaksepäin (knock back -toiminto). Tämä varmistaa, että jarrumännän liike ei ole nimellisarvoa pitempi. Männän tiivisteen täytyy myös olla yhteensopiva sen nesteen kanssa, jonka kanssa se joutuu kosketuksiin käytön aikana (EPDM DOT-jarrunesteille, HNBR mineraaliöljyille).

Pölysuojat: Suojaavat männän sylinteriä lialta ja kosteudelta, estäen vauriot ja korroosion.
Jarrupalojen jouset: Ne palauttavat palat takaisin lepoasentoonsa jarrutuksen jälkeen. Jousi myös pitää palat kiinni vastaavissa männissään. Ne valmistetaan ruostumattomasta teräksestä tai jousiteräksestä korroosiota estävällä pinnoitteella.
Ilmausruuvi: Mahdollistaa ilmauksen päästämällä ilman poistumaan jarrusatulasta.
Kiinnityskorvakkeet: Nämä komponentit kiinnittävät jarrusatulan pyörännapaan. Ne voivat olla radiaalisia tai aksiaalisia rakenteellisista vaatimuksista riippuen.
Radiaaliset aukot: Mahdollistavat halkaisijaltaan suurempien jarrulevyjen käytön, rajoittavat vääntömomentin aiheuttamaa muodonmuutosta ja edistävät tasaista jarrupalojen kulumista.
Aksiaaliset aukot: Ovat helpompia porata, koska ne ovat yhdensuuntaisia, ja ne mahdollistavat myös kelluvien jarrusatuloiden asennuksen.

Jarruputket

Yksi tärkeä komponentti ovat letkut, jotka syöttävät jarrusatuloita. Jarruputket voivat olla joustavia, kumista ja metallipunoksesta valmistettuja, ja/tai kiinteitä metalliputkia.

Sopivimmat linjat valitaan rakenteellisten ja suorituskykyvaatimusten mukaan. Esimerkiksi korkean suorituskyvyn ajoneuvojen jarruletkut voivat koostua jäykästä putkisegmentistä lähellä jarrusatulaa, jota seuraa joustava letku. Tämä ratkaisu on otettu käyttöön, koska jäykkä putki tarjoaa riittävän lämmöneristyksen suojaamaan joustavaa osaa jarrusatulasta tulevilta korkeilta lämpötiloilta.