Vznik karbon-keramických brzdových kotoučů (CCB – Carbon Ceramic Brakes) je úzce spjat s vývojem kompozitních materiálů a sahá až do 70. let minulého století. Tehdy se poprvé dočkaly uplatnění v leteckém a zejména kosmickém průmyslu. O dekádu později se objevily u některých závodních automobilů.
Do silničních aut se poprvé dostaly v roce 2000 zásluhou firmy Mercedes-AMG, která je namontovala na výkonné kupé CL 55 AMG F1 Edition na bázi řady C215. Vzniklo pouhých 55 kusů této velmi exkluzivní série vrcholné verze kupé třídy S. Jen o rok později je bylo možné objednat u vozu Porsche 911 GT2.
ABS prakticky: Co to je, jak funguje, brzdná dráha a kontrolka
Dnes jsou karbon-keramické brzdy zpravidla příplatkovou položkou u vysokovýkonných silničních aut, například u Audi RS 6, ale i od firem Porsche, BMW M nebo Mercedesu-AMG, přičemž nahrazují běžné ocelové brzdové kotouče.
Jak snížit hmotnost
Pokud přijde řeč na popisované brzdy, většina lidí o nich mluví v superlativech. Většinou lidé mluví o tom, že se v podstatě neopotřebovávají, a tedy není potřeba je v průběhu provozu vozidla měnit, a přirozeně zmiňují i skutečnost, že s nimi auto lépe brzdí. V neposlední řadě vozidlo s nimi velmi dobře vypadá, což se sice může zdát jako zbytečnost, ve skutečnosti to však při koupi auta za vyšší jednotky milionů korun může hrát svoji roli.
Je jasné, že když někdo za tyhle brzdy vyklopí částku, za níž by měl nové auto segmentu A, tak sotva bude přemýšlet o tom, zda to má nějaké nevýhody. Totéž platí o automobilkách, jejichž cílem je zákazníkovi tyhle brzdy nabídnout a hlavně prodat.
Aby to nevyznělo špatně, karbon-keramické brzdy mají celou řadu předností, ovšem také některé nevýhody. Z hlediska jízdy je největší předností těchto brzd teplotní odolnost. Ta má ovšem i určitá specifika, a sice že k tomu, aby brzdy účinně zpomalovaly vozidlo, je potřeba je nejprve trochu ohřát. I za nízkých teplot brzdí, avšak obecně hůře než stejně výkonné brzdy s ocelovými kotouči.
Poznejte chování brzd vašeho auta: Kdy ho neřešit a kdy už raději zavolat odtah?
Nejlépe fungují brzdy CCB při teplotách 450 až 700 stupňů Celsia, ovšem zvládnou i více. Navíc pokud se přehřejí, nedochází u nich k deformaci kotouče. Na druhou stranu při více než 1000 stupních Celsia u nich hrozí vznik mikrotrhlin na třecí ploše, které výrazným způsobem mění adhezní vlastnosti materiálu, takže uvedené poškození redukuje brzdný účinek.
Váží polovinu, stojí násobek
Obecně vzato karbon-keramické brzdy mohou účinněji zpomalovat vozidlo, pokud brzdíte prudce a zároveň jednorázově z vysoké rychlosti. Přesně tohle se děje u letadel po dosednutí ve fázi takzvaného výběhu.
Většina silničních aut, která například na Nürburgringu zajíždějí rekordně rychlá kola, používá karbon-keramické brzdy. Hlavně kvůli jejich nižší hmotnosti a vysoké teplotní odolnosti.
Naopak závodní auta nebo vozy, které na okruhu jezdí celé dny, častěji používají ocelové kotouče. Ty jsou provozně násobně levnější, přičemž brzdný účinek může být zcela dostatečný. Umožňují také širší možnosti volby brzdových destiček.
BMW opět láká na příchod ostrého modelu M8. Dostane speciální brzdy
Obrovskou výhodou brzd s kotouči CCB je jejich výrazně nižší hmotnost, která může být až poloviční v porovnání se stejně velkými kotouči z oceli. To je velmi významné pro ovladatelnost vozidla, neboť brzdové kotouče jsou umístěny v kolech, a tedy se jedná o neodpruženou hmotnost. A snahou výrobců aut je přirozeně neodpruženou hmotnost snižovat, což platí dvojnásob u rychlých sportovních vozů.
Další výhoda souvisí s ekologií. V rámci normy Euro 7 se už budou sledovat také emise vzniklé jiným způsobem než pouhou produkcí spalování motorem. Sem patří třeba prach z otěru brzdového obložení. V porovnání s konvenčními ocelovými brzdovými kotouči je provoz karbon-keramických brzd bezprašný.
Předlouhá výroba
Obecně vzato představuje největší nevýhodu brzd CCB vysoká cena, která odráží náročnou a zdlouhavou výrobu. Třeba u současného BMW M2 CS za karbon-keramické brzdy připlatíte 238.472 korun. U jiných značek jsou ceny podobné.
Jedním z hlavních důvodů, proč jsou brzdy CCB tak drahé, je jejich náročná a zdlouhavá výroba. Třeba server Engineering Explained uvádí, že zatímco výroba jednoho ocelového brzdového kotouče trvá 90 minut, karbon-keramického tři týdny!
Výrobou brzd CCB se zabývá například italská firma Brembo SGL Carbon Ceramic Brakes, která vznikla sloučením známého výrobce brzdových systémů Brembo a specializované firmy na výrobu kompozitních materiálů SGL Carbon.
S čím to v Česku sdílíme silnice?! Přesvědčit se o zabrzdění auta je prý zbytečnost
Karbon-keramické kotouče jsou vyrobeny z kompozitního materiálu. Takový materiál se musí skládat ze dvou a více složek, které se liší jak po fyzikální stránce, tak také po chemické. V případě karbon-keramických brzd se používají dva materiály. Jednak nasekaná karbonová vlákna coby výztuž a fenolová pryskyřice sloužící jako matrice. Pryskyřice je ve formě prachu, naproti tomu vlákna jsou velmi pečlivě vybírána, aby byla pokud možno stejně dlouhá a silná. Jen tak lze zajistit stejné třecí vlastnosti po celém obvodu kotouče.
To je ale teprve první fáze výroby. Po ní následuje dalších šest kroků, kdy se velmi zjednodušeně řečeno využívá mimo jiné také lisu, v němž je kompozitní směs stlačena tlakem odpovídajícím hmotnosti 20.000 kg při teplotě 200 stupňů Celsia. V další fázi se kotouče vkládají do pece, na dva dny vystaveny teplotě 1000 stupňů Celsia. Poté je kotouč znovu vložen do pece, ale už „jen“ na 24 hodin, vystaven teplotě 1700 stupňů Celsia v bezkyslíkovém prostředí. Následuje ošetření kotoučů ochrannou vrstvou proti oxidaci.
Až příliš drahé
Ačkoliv má většina lidí karbon-keramické kotouče brzd spojené s vrcholným automobilovým sportem, ve skutečnosti se v něm používají omezeně. Třeba třída GT3 se tak stále spoléhá na ocelové kotouče brzd.
Jedním z důvodů je vysoká cena a zmíněná zdlouhavá výroba. Pro závodní týmy je tak mnohem snazší používat ocelové brzdové kotouče a při závodech je měnit. Obecně tedy platí, že pokud plánujete se svým super vozem jezdit pravdivě na okruzích, kde například jezdíte celý den, tak pro daný jízdní režim nebo přesněji režim využívání vozidla se z dlouhodobého hlediska ukazují jako lepší klasické ocelové kotouče. V praxi tak mnozí movití majitelé, kteří si brzdy CCB koupili na svůj sportovní vůz později, po absolvování okruhových jízd přecházejí na ocelové brzdové kotouče.
Vývoj elektronické driftovací brzdy pro Ford Mustang • Ford Performance
Zdroj: Motor1, bakalářská práce Tobiáš Zeman, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, fakulta Zemědělská a technologická, Wikipedia, ceník BMW M2 CS
Foto: Brembo SGL Carbon Ceramic Brakes, Audi, BMW, Mercedes-AMG a Porsche a Safran Landing Systems