V minulém díle našeho povídání o nákladních automobilech jsme si řekli pár základních informací o jejich uspořádání, které v tomto díle ještě doplníme o další nezbytné detaily.

Brzdy

O nápravách nákladních automobilů jsme si řekli minule, ovšem vynechali jsme jejich podstatnou část, totiž brzdy. Brzdy, jakožto zařízení určené ke zpomalování, zastavení či zajištění odstaveného vozidla jsou prvkem s významným vlivem na bezpečnost provozu vozidla. Je jasné, že na jejich správnou funkci je kladen veliký důraz ze stran kontrolních orgánů a snaha o vývoj ze strany výrobců. Za desetiletí vývoje nákladních automobilů můžeme zmínit dva základní typy brzd, které dosáhly masového rozšíření a principielně odpovídají i brzdám v osobních automobilech, tedy brzdy bubnové a kotoučové.

Koncepčně starší jsou brzdy bubnové, u nichž dochází ke zpomalování vozidla prostřednictvím tření mezi vnitřní stranou brzdového bubnu (pevně spojeného s nábojem kola) a brzdového obložení umístěného na čelistech uvnitř bubnu přitlačovaných k bubnu rozpěrným zařízení a spojených jednou nebo více vratnými pružinami. Rozpěrným zařízením je nejčastěji tzv. brzdový klíč který svým pootáčením působí na kladky na čelistech ve směru proti vratným pružinám a čelisti tak přitlačuje k bubnu. Bubnové brzdy jsou u dnešních nákladních automobilů spíše na ústupu a u většiny typů vozidel dnes začínají převažovat brzdy kotoučové. Výjimkou jsou vozidla pracující v náročných podmínkách, kde brzdové bubny stále nachází uplatnění především díky své dobré odolnosti vůči znečištění. Jako nevýhodu bubnových brzd lze označit vyšší hmotnost a slábnoucí brzdový účinek při delším brzdění vlivem nedostatečného chlazení, výhodou je jednodušší konstrukce a nižší cena.

Brzdy kotoučové pronikaly do oboru nákladních automobilů postupně od přelomu osmdesátých a devadesátých let minulého století. Zpomalování vozidla je zde zajištěno třením mezi otáčejícím se brzdovým kotoučem, pevně spojeným s nábojem kola, a brzdovým obložením přitlačovaném z obou stran ke kotouči. Jsou sice složitější konstrukce, ale jejich nespornou výhodou je vyšší výkon a mnohem lepší chlazení, ovšem třecí plocha brzdového kotouče není nijak chráněna před vnějším znečištěním a proto je tento typ brzd na provozní podmínky citlivější než brzdy bubnové. Na dnešních evropských dálkových tahačích i návěsech jsou kotoučové brzdy standardem, ještě v druhé polovině devadesátých ale někteří výrobci ještě upřednostňovali kombinaci kotoučových brzd na nápravě přední a bubnových brzd na zadních nápravách. Americké trucky jsou v tomto mírně pozadu, kotoučové brzdy pro těžké trucky zde teprve nastupují na scénu: v roce 2010 byl Peterbilt prvním výrobcem těžkých nákladních automobilů, který v reakci na změnu předpisů (redukce požadované délky brzdné dráhy) ohlásil kotoučové brzdy na nákladním automobilu jako sériovou výbavu a to na řízených nápravách (v Evropě měl kotoučové brzdy na přední nápravě již první Renault Magnum představený v roce 1991).

Působení brzdového obložení na buben či kotouč je koncem řetězce, ale celá brzdová soustava je mnohem složitější. Od brzdového pedálu vede k brzdovému obložení dlouhá cesta a ta na nákladních automobilech se od osobních automobilů výrazně odlišuje. Zatímco u malých automobilů jsou běžné brzdy kapalinové, u nákladních automobilů nejtěžších kategorií jsou brzdy vzduchové. Pracovním médiem v brzdovém okruhu je tedy vzduch o dostatečném tlaku, řádově desetiny Mpa. Zatímco kapalina může u osobních vozidel působit přímo tam, kde je zapotřebí, tedy v pístku působícím na brzdové čelisti či třmen, u nákladních vozidel je nutné vzhledem ke značné velikosti působící síly zařízení, které zajistí převod změny tlaku vzduchu v brzdovém okruhu na pohyb, který vyvodí patřičný brzdový účinek. Tímto zařízením je brzdový válec. Jeden válec obsluhuje vždy jedno kolo a proto se na každé nápravě nacházejí dva oddělené válce. Brzdový válec není ničím jiným než pístem s gumovou membránou, do kterého je vpouštěn vzduch o tlaku dostatečně vysokém na to, aby s pístem pohnul a vyvodil tak lineární pohyb v jednom směru, zatímco o pohyb ve směru opačném se stará vratná pružina. Tento lineární pohyb je za pomocí tyče vystupující z válce přenesen přes brzdovou páku na otáčivý pohyb brzdového klíče do nitra brzdového bubnu, kde klíč pootáčením rozvírá brzdové čelisti u brzd bubnových a nebo přímo na brzdový třmen, jehož obložení mezi sebou svírá boční stěny brzdového kotouče.

U nákladních automobilů rozlišujeme dva typy brzdových válců. Válce klasické, které fungují tak, že při natlakování válce vzduch tlačí píst proti směru vratné pružiny a přibrzďuje kolo, zatímco při snížení tlaku vratná pružina kolo odbrzďuje – tyto válce jsou svými rozměry malé a konstrukčně jednoduché a používají se především na řídících, nepoháněných nápravách a nápravách starších přípojných vozidel s mechanickou ruční brzdou. Druhý typ válců jsou válce pružinové, které jsou instalovány především na zadních hnacích nápravách vozidla a nápravách moderních přípojných vozidel. Ty jsou mohutnější a jejich útroby ukrývají silnou vratnou pružinu (síla stlačení řádově v kN), která za klidového stavu brzdí kola. Při odbrzdění vozidla je tlak vzduchu přepouštěn před membránu a působící síla přemáhá pružinu, při sešlápnutí brzdového pedálu okruh provozní brzdy přepouští tlak vzduchu za membránu a působící síla s pomocí vratné pružiny kola brzdí. Dojde-li k poruše spojené s únikem vzduchu z brzdového okruhu vozidla, pružinový brzdový válec silou vratné pružiny zabrzdí kola a zajistí vozidlo proti pohybu. Stejným způsobem funguje i parkovací brzda.

Pro zajímavost ještě dodám, že při odtahu havarovaných či porouchaných vozidel je pro odbrzdění kol vybavených pružinovými válci nutná dodávka vzduchu z externího zdroje, nejčastěji z tažného vozidla prostřednictvím hadic vedoucích do nouzové přípojky pro odtah, kterou bývají moderní vozidla vybavena. Není-li možné dodávku vzduchu zajistit a vozidlo je přesto nutné odtáhnout, bývají k vozidlu ještě dodávány zvláštní šrouby, které zašroubováním do brzdového válce vratnou pružinu přetlačí a brzdy odblokují. Při případném odtahu vozidel, který probíhá na trasách delších než je obvykle zapotřebí k pouhému odklizení překážky ze silnice, je pak možné všimnout si ještě dalšího nezbytného úkonu, totiž demontáž hnacího hřídele mezi nápravou a převodovkou. To je nutné proto, že otáčejí-li se kola hnací nápravy taženého vozidla, otáčí se spolu s nimi celé soukolí diferenciálu a rozvodovky a to otáčí hnacím hřídelem, který zase otáčí hřídelemi v převodovce. Mazání moderních převodovek ovšem probíhá prostřednictvím poháněných čerpadel, která při odtahu vozidla nejsou v provozu a převodovka by tak neměla zajištěno mazání.

V minulosti na některých automobilech vyskytovaly též brzdy vzduchokapalinové, kdy je část systému naplněná kapalinou a část systému ovládá vzduch (například první vozidla Liaz řady 100) a nebo kombinace kapalinových brzd na nápravách přední a vzduchových brzd na nápravách zadních.

Vzduchová soustava vozidla

V minulém díle jsme uvedli, že tlakový vzduch je potřeba také pro správné fungování vzduchového odpružení a přidáme-li k potřebě vzduchu pro vzduchové vaky rovněž i tlakový vzduch pro brzdový okruh vozidla tažného i vozidel přípojných, je jasné, že na motoru nákladního automobilu vzniká potřeba zařízení, které na běžném osobním vozidle rovněž nenajdete, totiž vzduchový kompresor. Ten bývá pístový, jedno nebo dvouválcový hnaný z rozvodového mechanismu motoru. Výstupní potrubí kompresoru směřuje nejprve do čističe vzduchu (zvaného vysoušeč či odlučovač), který má za účel odfiltrovat z tlakového vzduchu zbytky oleje z kompresoru a vzdušnou vlhkost. Na vysoušeči je obvykle k dispozici výstup pro hadici na dofukování pneumatik. Z vysoušeče vede vzduchové potrubí dál, kde se za pomocí ventilů větví to jednotlivých okruhů z nichž prioritu mají samozřejmě brzdové okruhy (u moderních vozidel jsou brzdy dvoukruhové) a dále pak okruhy dalších zařízení pracujících se vzduchem. U běžného nákladního automobilu je to okruh vzduchového odpružení náprav (ale výjimkou dnes není ani vzduchové odpružení budky řidiče i jednotlivých sedadel), spojkového posilovače, který je obvykle vzduchokapalinový, a za pomoci vzduchu probíhá dnešních nákladních automobilů také řazení převodových stupňů přídavných převodovek (řady, půlky) nebo spínání uzávěrek diferenciálů. Přidáme-li do vzduchové soustavy ještě nezbytné prvky elektroniky jako jsou nejrůznější snímače, čidla a regulační orgány, není obtížné si uvědomit jak složitá může vzduchová soustava nákladního vozidla být a jak viditelná na skutečném vozidle je. A přitom v běžné stavebnici po ní nejsou ani stopy.

Vzhledem k množství zařízení, které se vzduchem pracuje je u nákladního automobilu nutné zajistit jeho dostatečnou zásobu i pro případ poruchy kompresoru. Tato zásoba se nachází ve vzduchojemech, malých kovových nádobách rozmístěných po vozidle a zapojených do jednotlivých vzduchových okruhů. Dle provedení vozidla bývají vzduchojemy svařené z ocelových a nebo hliníkových lisovaných plechů. Ve stěnách vzduchojemů se obvykle nacházejí otvory pro spojení se vzduchovou soustavou vozidla, u jejich dna je obvyklé umístění odkalovacích ventilů, které umožňují manuální odpuštění případného kondenzátu, který se v nich nahromadí.

Elektrická soustava vozidla

Elektrická soustava nákladních automobilů se od osobních vozidel příliš neliší. Jejím základem jsou akumulátory – používá se dvojice akumulátorů (12V, řádově 175Ah) spojených do série, takže napětí elektrické soustavy nákladních automobilů je 24V a kostrou je rám respektive karosérie vozidla. Zdrojem napětí je stejně jako u osobních automobilů alternátor hnaný řemenem z rozvodů motoru, dříve bylo běžné dynamo.

Spojovací hadice a kabely

Pro napájení agregátů umístěných na přípojných vozidlech je třeba do těchto zajistit přenos elektrického napětí a tlakového vzduchu. To se děje prostřednictvím spojovacích hadic a kabelů. Elektrické kabely jsou spojené za pomocí klasických zásuvek (podobně jako na běžném vozíku za osobní auto), vzduchové hadice jsou spojené speciálními vzduchovými kohouty. Vzduchové hadice vedoucí do přívěsů a návěsů jsou obvykle dvě (barevně rozlišené jako červená a žlutá), počet elektrických kabelů se pohybuje od jednoho do tří v závislosti na provedení vozidla a nebývají barevně rozlišené (jeden kabel je pro základní osvětlení, jeden kabel slouží pro spojení okruhů ABS).

Palivová soustava vozidla

Palivová soustava vozidla nákladních automobilů víceméně odpovídá automobilům osobním. Skládá se z palivové nádrže, která je nejčastěji ocelová nebo hliníková nádoba (u vozidel lehčích kategorií se dnes objevují již i nádrže plastové) umístěna po stranách vozidla mezi koly o objemu řádově ve stovkách litrů, palivového vedení, palivových filtrů a mechanického podávacího čerpadla. Palivové vedení obvykle představují dvě základní trubky nebo hadice z nichž jedna je napájecí a přivádí palivo k podávacímu čerpadlu, druhá je tzv. přepad nespotřebovaného paliva vracející se od motoru zpět do nádrže. Je-li navíc vozidlo vybaveno nezávislým naftovým topením (což je v dnešní době běžnou věcí), objevuje se v závislosti na jeho provedení na vozidle ještě přívod paliva i k tomuto agregátu. Většina vozidel je navíc vybavena ručním čerpadlem pro případ zavzdušnění soustavy umístěného buď v blízkosti palivové nádrže, palivových filtrů nebo přímo na podávacím čerpadle. Spotřeba nákladních automobilů se pohybuje v desítkách litrů nafty na 100 km a je velice závislá na druhu provozu, takže zatímco opravdu dobrá spotřeba klasické návěsové soupravy v dálkovém provozu je těsně pod hranicí třiceti litrů, vozidla pracující v těžkých podmínkách mohou dosahovat spotřeby i více než dvojnásobné.

Řízení

Řízení obsahuje další okruh, který lze na nákladních vozidlech vystopovat a tím je hydraulický okruh posilovače. Dobách dávno minulých (50.léta) byla ještě nákladní vozidla vyráběna bez posilovačů řízení a jejich ovládání tak bylo prací pro tvrdé chlapy. Později se začaly objevovat první posilovače vzduchové a nakonec hydraulické tak jak je zvykem na dnešních vozidlech. Blok řízení je obvykle umístěn na rámu pod řidičem a s volantem je pevně spoje hřídelí. O tlak oleje potřebný pro správnou funkci posilovače se stará malé hydraulické čerpadlo obvykle umístěné v přední části motoru a hnané z jeho rozvodů s posilovačem spojené dvěma tlakovými hadicemi. S nápravou je pak řízení spojené příslušnými táhly a pákami. Složitější systém s pomocnými zařízeními a převody lze vystopovat u vozidel se dvěma předními řídícími nápravami a různým způsobem (mechanicky či hydraulicky) je zajištěné také řízení zadních řídících náprav, je-li jimi vozidlo vybaveno.

Výfuková soustava

Prvkem nákladních automobilu, jehož význam a konstrukční náročnost rok od roku narůstá je výfukový systém. Zatímco u starších vozidel s motory s atmosférickým plněním výfukovou soustavu tvořily pouze litinové svody od jednotlivých válců postupně spojené v jednu výfukovou rouru, která skrze jednoduchý plechový tlumič s několika přepážkami odváděla výfukové plyny do atmosféry, u dnešních vozidel se setkáváme se složitými systémy skládajícími se ze stovek nejrůznějších součásti jejichž hodnota se pohybuje v tisících eur. Proč je tomu tak? Jednoduše řečeno: neustále se zpřísňující limity pro obsahy škodlivých látek ve výfukových plynech nutí výrobce motorů jejich obsah snižovat pod stanovenou hranici. Ještě před patnácti lety nebylo složité tohoto zlepšení dosáhnout (z dnešního pohledu jednoduchými) zásahy do konstrukce motoru (vstřikovací soustavy a podobně). V dnešní době jsou tyto „jednoduché“ možnosti nedostačující a snáze než úpravou motorů jako takových je splnění požadovaných limitů možné dosáhnout dodatečnou úpravou výfukových plynů v příslušných zařízeních (či jejich kombinací s vhodnou konstrukční úpravou motoru).

Nejčastěji skloňovanými pojmy v dnešní době jsou v tomto ohledu EGR, SCR a filtr částic. Zatímco EGR (exhaust gas recirculation) je konstrukční úprava motoru tak, aby mohl s čistým vzduchem nasávat také určité procento výfukových plynů (což má zjednodušeně řečeno za následek snížení teplot ve válci a omezení tvorby oxidů dusíku, které za vysokých teplot vznikají), další dva výše uvedené pojmy již souvisí s dodatečnou úpravou spalin vycházejících z motoru.

Filtr částic (vypadá jako tlumič a poblíž tlumiče výfuku se také nachází nebo je do něj přímo integrován) je zařízení, které slouží k odfiltrování pevných částic z výfukových plynů, jejichž obsah je emisními normami sledován (přičemž pevnými částicemi jsou myšleny především saze) a nejčastěji i k jejich spálení za vzniku oxidu uhličitého.

SCR (selektivní katalytická redukce) je způsob jak v již vyprodukovaných výfukových plynech snížit obsah oxidů dusíku, jejichž obsah rovněž emisní normy sledují. K tomu dochází pomocí míšení výfukových plynů s roztokem látky, jejímž triviálním chemickým názvem je močovina a sumární vzorec CH4N2O. Močovina je bílá pevná látka jejímž rozpuštěním v demineralizované vodě vzniká tekutina, která je známá pod obchodním názvem AdBlue a která je v příslušném zařízení výfukové soustavy vstřikována do výfukových plynů, přičemž při chemické reakci dochází k přeměně oxidů dusíku na neškodný dusík a vodní páru. Výsledné zařízení, které na vozidle cyklus SCR zařizuje je opět podobné tlumiči výfuku (může být do něj integrováno společně s filtrem částic) a ke své funkci potřebuje navíc ještě nádrž s tekutinou AdBlue, čerpadlo na tuto tekutinu a příslušnou elektroniku. Protože spotřeba tekutiny AdBlue dosahuje řádově jednotek procent spotřeby motorové nafty, nádrž na AdBlue je výrazně menší než nádrž naftová, bývá obvykle plastová, umístěná po stranách vozidla společně s palivovou nádrží či poblíž výfukového tlumiče a snadno ji poznáte podle modrého víčka.

V závislosti na konkrétních vlastnostech vozidla, strategii jeho výrobce a emisních normách, které splňuje je pak na vozidle možné najít například systém EGR a filtr částic zatímco systém SCR (a tudíž ani nádrž na AdBlue) se na vozidle nenachází, či naopak. Emisní normy Euro 3 (od roku 2001) ještě plnily nákladní automobily bez zvláštních opatření, pro následující předpisy Euro 4 (2006), Euro 5 (2010) již byly filtry částic či systémy SCR a EGR zapotřebí nebo nějaká jejich kombinace zapotřebí a pro budoucí Euro 6 (2014) se zdá být SCR již nutností.

Závěrem

O nákladních automobilech bychom si mohli povídat do nekonečna. Mnoho by se dalo říci o konstrukčních zvláštnostech vozidel z minulosti a podrobněji by se daly popsat jednotlivé systémy a fungování vozidel dnešních. To ale není cílem tohoto článku. Jeho účelem je obecně informovat o tom z čeho se průměrný nákladní automobil skládá a jaký je účel nebo funkce základních součástí, které je na vozidle možné očima laika či modeláře pozorovat ať už se zajímá o druhoválečný Blitz nebo nejmodernější techniku. Jistě, každé období a konstrukční škola mají svá specifika, ale bližší zkoumání a hlubší zájem o problematiku již ponechávám na čtenáři samotném.

Honza Rosecký, 26.2.2012