Megjegyzendő, hogy a mozgási energia a sebesség (vagy fordulatszám) négyzetével nő (E = ½m·v²), ez azt jelenti, hogy ha a jármű sebessége megduplázódik, energiája megnégyszereződik. A fékeknek ennélfogva négyszer több energiát kell felemészteniük, így a jármű megállításához négyszer hosszabb fékútra van szükség. (Ha a fékezőerő és így a gyorsulás is állandó, akkor s = v² / 2a.)
Kerekes járművek fékei
Rendeltetésük szerint
A járműveken rendeltetés szerint háromféle fékberendezést alkalmaznak: lassító fék, rögzítő fék és tartós fék.
Járműtípus szerint
A hagyományos szekerek fékei vagy egyszerű fatuskók, melyeket a kerék külső abroncsához szorítottak, vagy újabban emelőn keresztül működtethető fékpofák.
Kerékpáron régebben az első keréken kézzel, rudazaton keresztül mozgatható gumi felületű fékpofákat szorítottak a gumiabroncs oldalához, a hátsó kerekeket pedig a szabadonfutónak a pedálnak a hajtás irányával ellenkező forgatásával lehetett fékezni. A korszerű kerékpárok tárcsafékkel rendelkeznek, melyeket huzal segítségével kézi fogantyúkkal kezel a kerékpáros.
A vasúti kocsik és mozdonyok fékezését a kerekek futófelületéhez szorított féktuskókkal végzik. Ezek működtetése az első időkben rudazaton és csavarorsón keresztül kézzel történt, egyes kocsikon külön fékezőbódét szereltek fel, ahol a fékező vasutas figyelte a forgalmat és szükség esetén beavatkozott. Kezdetben sok vasúti kocsinak egyáltalán nem volt fékberendezése, ezt a mozdonyra és a többi kocsira bízták. Sok komoly baleset származott abból, hogy helytelen vontatási műveletek vagy anyaghiba miatt a szerelvény egy része a mozdonyról leszakadt, és lejtős pályán veszélyesen felgyorsulva ütközött vagy kisiklott. Ezért ma különböző rendszerű biztonsági fékrendszereket alkalmaznak, ezek elsősorban légfékek. Villamosokon gyakran alkalmaznak sínféket is, ezek a sín felett alkalmazott acéltuskók, melyekbe erős elektromágnest szerelnek. Fékezéskor az elektromágnes a tuskót a sínhez szorítja. Villamos vontatásnál gyakran regeneratív fékezést alkalmaznak, ekkor a hajtó villamos motorok generátorként dolgoznak és vagy visszatáplálják a felsővezetékbe a fékezési energiát, vagy ellenállásokon keresztül hővé alakítják. Gőzmozdonyok tolatás közben gyakran ellengőzt adtak, a gőzgép ellentétes irányba mozgatásával fékezték le magukat.
A gépkocsi és motorkerékpártárcsafékkel vagy dobfékkel van ellátva. A féket régebben a pedálon, szögemelőn és huzalon keresztül lábbal működtették, ma általános a hidraulikus fékmozgatás. Tehergépkocsiknál légféket is használnak. A gépkocsi rögzítését ugyanezeknek a fékberendezéseknek a kézifékkel oldják meg. Gépkocsiknál igen hatásos az ún. motorfék használata, mely úgy történik, hogy a sebességváltót alacsonyabb fokozatba kapcsoljuk, és levesszük a gázpedálról a lábunkat, vagyis kevés keveréket engedünk a hengerekbe. Ekkor a motor teljesítménye kisebb, mint a veszteségei, ezek pedig fékezik a járművet (természetesen teljesen leállítani nem tudják). A súrlódásos fékek használata hosszú időn keresztül (például igen hosszú lejtőn lefelé) veszélyes lehet, mert a felforrósodott fék súrlódási tényezője csökken és a forró fék nem képes a jármű sebességének kézbentartására. Ezért nagy tömegű gépkocsik (teherautók, autóbuszok, vontatók) számára törvény írja elő lejtmenetben a motorfék használatát.
Más járműveknél
Hajókon nem alkalmaznak féket. Motoros vagy gőzhajókon a fékezést a hajógép reverzálásával (a forgásirány megfordításával) lehet elérni.
Az utasszállító repülőgépek kerekeit nagy teljesítményű hidraulikus fékekkel fékezik földetérés után. A kiengedett kerekeket a landolás előtt felpörgetik, hogy a gumiabroncsok kopását csökkentsék. A sugárhajtású utasszállító repülőgépek a gázsugár megfordításával erőteljes fékhatást érnek el, légcsavaros hajtóműveknél a lapátok állásszögének megfelelő elállításával szintén fékezni lehet a repülőgépet. Egyes esetekben fékezőernyők kinyitásával csökkentik a leszálló repülőgép sebességét. A levegőben a legtöbb repülőgép aerodinamikai fékeket, fékszárnyat használ. Ezek különösen fontosak harci repülőgépeknél, vadászgépeknél és zuhanóbombázóknál.
A repülőgéphordozóra leszálló repülőgépek fékezését a fedélzeten a repülési irányra merőlegesen kifeszített kötelekkel oldják meg, melyekbe a gép farkáról lenyújtott horog beakad. A kötél két vége fékezett kötéldobokról csévélődik le.
Emelőgépek fékezése
Már a középkori bányákban, kikötőkben, építkezéseknél használtak olyan fából ácsolt emelőberedezéseket, melyeket súlyterhelésű fék rögzített álló helyzetben, és csak a fék megemelésével lehetett az emelést vagy süllyesztést végrehajtani. Ha a kezelő a féket elengedte, a berendezés azonnal megállt. Lényegében ezt az elvet valósítják meg a korszerű emelőberendezések (daruk, felvonók, siklók) is. Daruknál gyakran használnak súllyal vagy rugóval működtetett szalagféket, melyet rendszerint elektromágnes old. A rugó oldása és az emelőmotor indítása egyidejűleg történik.
A hidraulikus nyomás a főfékhengerben a fékpedál megnyomásával keletkezik, és hatást gyakorol a kerékmunkahengerre és a féknyereg dugattyúira. A féknyereg dugattyúira gyakorolt nyomás egy befogó erőt állít elő, amellyel egyidejűleg a fékbetétek a forgó féktárcsára nyomódnak. A fékbetétek szorítása a hidraulikus nyomással emelkedik.
A tárcsafék főbb részei: dugattyú, védősapka (porvédő mandzsetta), tömítőgyűrű, fékfolyadék és féknyeregház. A tárcsafékeknél az eltolható dugattyút a féknyeregház felé a tömítőgyűrű tömíti le. Ez a tömítőgyűrű a fékdugattyút előfeszítéssel veszi körül, és a nyomás megszűnésekor a dugattyút visszahúzza, valamint a fékbetét kopásával biztosítja az utánállítást is. Tehát a dugattyú a tömítőgyűrű visszanyomó ereje következtében húzódik vissza alaphelyzetbe, a nyomás megszűnése után.
Annak megakadályozására, hogy a tárcsa kopásából adódó hézagnövekedés megengedhetetlen tárcsaütést vagy erős rezgéseket okozzon, lehetőség van a dugattyú csekély mértékű eltolására a féknyeregház irányába. A fékbetét kopásából adódó növekvő kiemelési hézagnál a dugattyúnak nagyobb utat kell megtenni. A dugattyú átcsúszik a tömítőgyűrűn, mivel a gyűrű visszanyomó ereje kisebb lett, mint a súrlódási erő. Az utánállítás tehát fokozat nélkül hajtódik végre, és követi a fékbetét mindenkori kopását. A védősapka (porvédő mandzsetta) akadályozza meg, hogy a külső behatások (por, ferrodo, víz stb.) következtében a dugattyú és a munkahenger felületére szennyeződés rakódjon le.
A fékrendszer kifogástalan működéséhez fokozottan ügyelni kell az alkatrészek állapotára. Amikor a gumialkatrészek elkopnak, vagy a dugattyún lerakódások keletkeznek, a fékezőerő nem kielégítő. Ilyenkor az egyetlen szakszerű javítási mód a meghibásodott alkatrészek cseréje.
Fékbetétkopás-jelző rendszerek
A biztonságos közlekedéshez nélkülözhetetlen, hogy a vezető mindig naprakész legyen gépjárműve aktuális állapotáról. A fékbetétek kopását jelző berendezéseknek köszönhető, hogy a jármű vezetője mindig működésbiztos fékekkel tud közlekedni.
A kopásjelzőket ma már a féknyeregbe vagy a fékbetétbe ágyazzák, és a pillanatnyi kopás figyelését jellemzően egy kiértékelő elektronika ellenőrzi. A modern haszongépjárműveknél a fékbetét kopásjelzői információval látják el a fékszabályozó elektronikát, amely ennek ismeretében összehangolja a fékbetétek kopási állapotát az összes tengelyen. Információ-átadás szempontjából megkülönböztetünk kopásjelzőket és kopás-végjelzőket, de közöttük a működési elvet illetően nincs különbség.
Tárcsafékeknél három rendszer terjedt el a fékbetétkopás visszajelzésére, ebből kettő elektronikus (vezetékes és tüskés), egy pedig mechanikus elven működik. Elektronikus kopásjelzőknél a dörzsanyagba beágyazott kopásjelzők elkopott fékbetéteknél, a féktárcsával érintkezve áramkört nyitnak meg vagy zárnak be, és ennek hatására a műszerfalba elhelyezett lámpa figyelmeztet a kopási határ (kb. 2 mm) elérésére.
A mechanikus kopásjelzőket szegecseléssel vagy más illesztéssel csatlakoztatják a betéthordozó lapra úgy, hogy amikor a fékbetét eléri a kopási határt, akkor a kopásjelző lemez érintkezik a féktárcsával. Az érintkezés létrejöttekor vibrációs hang keletkezik. Ha a fékbetét elkopott, akkor a kopásjelzőt is cserélni kell.
Források
Pattantyús Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 3. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961
