Perinteiset hydrauliset jarrutusjärjestelmät eivät ole muuttuneet paljonkaan viimeisten sadan vuoden kuluessa. Ajan myötä tapahtuneita parannuksia ovat olleet siirtyminen rumpujarruista levyjarruihin sekä lukkiutumattoman jarrujärjestelmän (ABS) ja ajonvakautusjärjestelmien (ESP) käyttöönotto. Uusimpia tuotantoajoneuvoissa käyttöön otettuja järjestelmiä ovat regeneratiivinen jarrutus ja itsenäinen hätäjarrutus (AEB). Useimmat näistä järjestelmistä on kehitetty, jotta ajoneuvot olisivat turvallisempia liikenteessä. Miksi siis muuttaa perusasioita?
Teknologia
Perinteisten mekaanisten ohjausjärjestelmien asteittainen korvaaminen elektronisesti ohjatuilla järjestelmillä aloitettiin ensimmäisenä ilmailuteollisuudessa osana Fly-by-wire-tekniikkaa. Ohjauksen, kaasun ja jarrujen ohjausjärjestelmät muuttuivat kokonaan sähköisiksi, mistä johtuen mekaanisten komponenttien, kuten kaapeleiden ja kankien, käytöstä voitiin luopua. Ilmailuteollisuuden insinöörit havaitsivat, että näiden suurikokoisten mekaanisten komponenttien poistaminen ja korvaaminen sähköisillä järjestelmillä paransi huomattavasti luotettavuutta, samalla kuin myös tilantarve pieneni. Tähän mennessä sähköisesti ohjattujen järjestelmien menetelmät on otettu autoteollisuudessa käyttöön vain sähköisen kaasun osalta (throttle-by-wire).
Autoteollisuudessa on käytössä kolme erilaista jarrujärjestelmiä parantavaa brake-by-wire-ratkaisua – sähköhydraulinen, täysin sähköinen ja näiden yhdistelmä. Sähköhydraulinen järjestelmä poistaa jarrutehostimen tarpeen. Se käyttää antureita ja toimilaitteita mittaamaan kuljettajan polkimeen kohdistamaa painetta ja siirtää tämän voiman kaikkiin jarruihin pääsylinteristä hydraulinestettä ja orjasylintereitä käyttäen. Ohjausyksiköitä ja voimakkaita toimilaitteita käyttäen jarruihin kohdistuva paine voi olla huomattavasti suurempi kuin perinteisessä hydraulisessa jarrujärjestelmässä (2 000 psi vs. 800 psi). Mercedes-Benz on käyttänyt tätä järjestelmää joissakin tuotantoautoissaan osana Sensotronic Braking Control (SBC) -järjestelmäänsä. SBC jäi kuitenkin lyhytikäiseksi, sitä valmistettiin vain 4 vuotta päämallisarjojen autoihin, kuten esim. E-sarja (211) 2002-06. Tämä johtui turvallisuuteen liittyvistä ongelmista (pidentynyt pysähtymismatka ja vaadittava polkimen painamisvoimakkuus ilman jarrutehostimen apua) sekä se tosiseikka, että sähköhydraulinen ohjausyksikkö oli erittäin kallis huoltaa (se oli vaihdettava, kun tietty määrä jarrutuksia oli tehty), pelkän komponentin hinta oli lähes 1 000 £!
Toinen ratkaisu on täysin sähköinen jarrujärjestelmä, jossa kaikki hydraulismekaaniset komponentit on korvattu sähköisillä. Ohjausyksiköt ja elektroniset toimilaitteet on kiinnitetty jokaisen pyörän jarrusatulaan. Keskusohjausyksikkö lähettää niihin tietoja tiedonsiirtoväyläjohtojen välityksellä. Jokaisessa jarrusatulassa olevat lisäanturit mittaavat lämpötilaa, puristusvoimaa ja toimilaitteen asentoa. Jos jarrusatuloiden ohjausyksiköissä ilmenee yksi tai useampia virheitä, keskusohjausyksikkö kykenee edelleen pitämään järjestelmän täysin toimintakykyisenä. Tällä hetkellä järjestelmän reaktioaika on 90 ms verrattuna perinteiseen hydrauliseen jarrujärjestelmään, jolla se on 300 ms, niin että se voi soveltua puoli-itsenäisissä ja itsenäisissä ajoneuvoissa käytettäväksi. Koska jarrusatuloiden toimilaitteet ovat täysin sähköiset, männät voidaan vetää sisään, kun niitä ei käytetä, niin että ne aiheuttavat vähemmän vastusta ajoneuvoon, mikä puolestaan parantaa polttoainetaloudellisuutta ja vähentää kaikkia tärkeitä pakokaasupäästöjä voimassa olevien määräysten mukaisesti. Eräs täysin sähköisten jarrujärjestelmien edelläkävijöistä on Brembo, alla kuvatulla tavalla.
Kolmas järjestelmä on sähköhydraulisten ja täysin sähköisten järjestelmien sekoitus. Siinä etuakselissa on sähköhydraulisia komponentteja ja taka-akselissa täysin sähköisiä komponentteja. Tämä yhdistetty järjestelmä on käytössä ajoneuvoissa, joissa on suuremmat etujarrut, koska niissä täysin sähköisiä komponentteja ei saada mahtumaan suoraan etujarrun jarrusatuloihin.
Perinteisissä hydraulisissa järjestelmissä on puutteensa, mutta niitä käyttävät kuljettajat tietävät, että heillä on suora yhteys polkimesta kaikkiin neljään jarruun jarrutusjärjestelmän virheen sattuessa, niin että he pystyvät hidastamaan ajoneuvon nopeutta tai saamaan sen pysähtymään kokonaan. Tämä on brake-by-wire-järjestelmien suurin ongelma, joka on pitänyt tekniikkaa kehitysasteella viimeisten 15 vuoden ajan. Vaikka brake-by-wire-järjestelmät ovat kehittyneet kaiken aikaa, erillinen virransyöttö ajoneuvon pääakusta saattaa olla myös tarpeen täysin sähköisissä järjestelmissä yhtenä monista turvaominaisuuksista.
Koska brake-by-wire-teknologiaan pystytään integroimaan vakautusohjelmia ja ABS-teknologian uusimpia kehityksiä, sillä on mahdollisuus kehittyä perinteisiä hydraulisia jarrujärjestelmiä turvallisemmaksi. Koska selvitettävänä on kuitenkin vielä niin monia turvallisuuteen liittyviä ongelmia, saatamme joutua odottamaan vielä hieman pidempään, ennen kuin nämä järjestelmät vastaavat tieliikenteeseen tarkoitettujen ajoneuvojen toiminnallista turvallisuutta koskevia kansainvälisiä vaatimuksia.
