ELI5: Hur fungerar bromsar?

Principen bakom bromsning är i grunden ganska enkel. Det handlar bara om att få en bil som rör sig att sakta ned eller stanna. I denna nybörjarguide kommer vi dyka lite djupare och förklara hur det går till, samt lära oss vad som skiljer bra bromsar från bromsar i världsklass. Nu kör vi.

I vår serie "Förklara som om jag vore 5" tar vi komplexa ämnen och beskriver dem på ett enkelt sätt så att till och med en femåring kan förstå. För att vägleda oss på den här kunskapsresan har vi bett Gareth Thomas, Senior Engineer på Polestar om hjälp. Han har många års erfarenhet inom bromsarnas värld. Precis som i en tidigare del i denna serie börjar vi med en enkel sammanfattning av grunderna i fysik. När en bil är i rörelse har hjulen energi i form av rörelse, även kallat kinetisk energi. Om du trycker ned bromspedalen i bilen skapas friktion mot hjulen, dvs. de klämmer åt bromsskivan och konverterar den kinetiska energin till värmeenergi. Den rullande bilens rörelseenergi omvandlas till värme på grund av friktionen på ungefär samma sätt som det blir varmt när du gnuggar händerna mot varandra för att värma dig. Det är värmeutvecklingen som gör att bilen kan stanna.Även om det har utvecklats många olika typer av bromssystem genom bilens historia bygger de alla på denna princip om friktion. Det går inte att bromsa utan friktion. Några av de allra första versionerna av bromsar var bara träbitar som trycktes mot hjulet. Även om de var långt ifrån optimala och orsakade mycket slitage på hjulen så fungerade de tack vare den friktion de skapade.

A portrait of Gareth Thomas.
Polestar 2 MY24 wheel and brake close-up.

Trumbromsar och hydrauliska bromsar

Så hur skapar man friktion på hjulet utan att skada det? På tidigt 1900-tal kom några smarta bromsingenjörer på den briljanta idén att fästa en bromstrumma på hjulet med två värmetåliga klossar på insidan, som trycks ut mot trumman. Eftersom trumman var fäst på hjulen så bromsas hjulet av trumman. Detta löste problemet med slitage på hjulen, men systemet hade fortfarande några svaga punkter.De första bilarna var beroende av ett komplicerat system av kablar och vajrar för att överföra trycket från pedalen till hjulet. När pedalen trycktes ned drogs den bromsvajer som var fäst i hjulet åt. Men det fanns två problem med systemet. Förutom att vajrarna hade en tendens att gå av så var det också enormt svårt att få till samma bromstryck på alla hjul. Om vajrarna inte var exakt rätt spända kunde bilen svänga runt när bromspedalen trycktes ned. Lösningen på detta kom när de hydrauliska bromsarna uppfanns. Hydrauliska bromsledningar är rör som ansluter bromssystemet till trummorna på hjulen. Rören är fyllda med bromsvätska som inte kan komprimeras, vilket innebär att den kraft som pedalen trycks ned med överförs utan någon kraftförlust. Tack vare den trycksatta bromsvätskan skickas trycket från bromspedalen ut samtidigt i alla bromsledningar. På 1950-talet var hydrauliska bromsar de enda bromssystem som användes i bilar.Nu har vi lyckats konvertera det rullande hjulets rörelseenergi till värmeenergi på ett kontrollerat sätt, tack vare bromstrummor och hydrauliska bromsledningar. Men vad händer med all den värmeenergi som skapas?

The brembo brake disassembled.

Bromsskivor och bromsok

Bromsar som blir överhettade är katastrofalt för bromsningen. Om de överhettas kan de inte längre konvertera rörelseenergin till värme och då uppstår "fading" (förlust av bromsverkan pga. överhettning). Lösningen på detta är enkel: byt ut bromstrummorna mot bromsskivor och bromsok.Bromsskivan sitter på hjulet och snurrar innanför bromsoket. Trumbromsar trycks utåt, medan skivbromsar klämmer åt. Bromsoket klämmer åt bromsskivan och då skapas… ja, du gissade rätt: friktion.  Ju större bromsskiva och bromsok, desto bättre bromskraft.Skivbromsar är också överlägsna på att leda bort värme. Det görs på flera sätt. För det första är oket inte instängt i en trumma, vilket gör att värmen avleds till luften omkring. För det andra är fälgar utformade med hål som gör att varm luft kan komma ut. Och för det tredje har skivbromsarna kylkanaler som är som små tunnlar som löper från bilens front till baksidan på bromsarna så att sval luft kyler ned dem. Precis som när du sitter framför en fläkt och svalkar dig när det är varmt.Även om skivbromsar ger överlägsen bromskraft är trumbromsar inte dåliga eller osäkra. Skivbromsar är mycket dyrare att tillverka och byta ut jämfört med trumbromsar. De kan också rosta om de inte används ofta nog, eller om bilen har stått parkerad länge. Eftersom en trumbroms är ett slutet system rostar de inte lika lätt. Trumbromsar kan också fungera som parkeringsbromsar vilket förenklar bromssystemet.

Brembo brake calliper.

Slitage

En viktig faktor för att dina bromsar ska räcka så länge som möjligt är att undvika att slita ut dem. Det innebär att du bör bromsa tidigare, men med mindre kraft istället för att bromsa sent och hårt. På så sätt skickas mindre tryck genom bromssystemet och friktionen mellan bromsen och skivan minskar, vilket minskar slitaget.Under de kallare månaderna kan det hända att parkeringsbromsen fryser fast om bilen parkeras ute i mycket kallt väder. För att undvika att detta händer, parkera i ett garage om möjligt, där det är varmare.Vi hoppas att denna lilla snabbkurs har lärt dig lite mer om bromsar. Om du vill veta ännu mer kan du trycka på pilen nedan för att lära dig mer om våra bromsar och vår världsberömda partner, Brembo.

Relaterat

Man putting on Polestar racing helmet

Vill du köra din Polestar som ett proffs?

I över ett århundrade har konsten att köra fort studerats, praktiserats, justerats, fipplats med och debatterats i oändlighet för att komma fram till den optimala tekniken. Men allt detta byggde på förbränningsmotorns förutsättningar. Eftersom Polestars specialitet är elektriska prestandabilar tog vi ett snack med vår Head of Chassis Development, Joakim Rydholm, för att ta reda på vad som krävs för att köra en elbil som ett proffs.