Blog

Dobry klocek – dobra tarcza, czyli poszukiwanie hamulcowego Graala

O tym, że poprawnie działający układ hamulcowy to jedna z podstaw naszego bezpieczeństwa podczas podróżowania samochodem wie każdy. O tym, jak poprawnie wymienić tarcze i klocki w pojeździe wie także przeciętny Kowalski o otwartym umyśle i charakteryzujący się podstawowymi zdolnościami technicznymi. Ale czy każdy rzeczywiście wie, co to znaczy „dobra” tarcza i „dobry” klocek hamulcowy?

Produkcja tarczy czy klocka hamulcowego oraz materiały używane do ich produkcji z przeznaczeniem do pojazdów cywilnych, to stosunkowo proste zagadnienie. Dodatkowo nakłada się na to fakt, że podzespoły te należą do cyklicznie wymienianych elementów układu hamulcowego, dlatego nie powinien nikogo dziwić fakt, że producentów tych elementów jest bez liku, a opinie o ich skuteczności są równie liczne. Zatem by odpowiedzieć na pytanie co rzeczywiście oznacza „dobry hamulec”, należy zdać sobie sprawę z faktu, iż wartość osiąganych opóźnień podczas hamowania zależy w głównej mierze od przyczepności kół do nawierzchni. Nieskuteczne więc będą te hamulce, które gwałtownie je zablokują (oczywiście układy ABS nie dopuszczą do ich długotrwałego zablokowania), lecz te, które w sposób kontrolowany przez kierowcę pozwolą na dozowanie siły hamowania. Z tego właśnie powodu producenci klocków samochodowych w stosowanych przez siebie mieszankach zawierają (lub przynajmniej powinni) dodatki zmiękczające, np. grafit.

Wymagania stawiane klockom hamulcowym są następujące:

• cicha praca w trakcie procesu hamowania, jak i po jego zakończeniu,
• niski poziom emisji pyłów,
• relatywnie małe zużycie klocków,
• wysoka skuteczność nawet w wysokich temperaturach,
• niska cena.

Uzyskanie przedstawionych wymagań technicznych w odniesieniu do klocków hamulcowych jest możliwe na drodze modyfikacji struktury i składu chemicznego materiału ciernego. Niestety obecnie materiał cierny jest daleko idącym kompromisem, zwłaszcza pomiędzy niskim zużyciem a poziomem emisji pyłów. Dlatego w ofercie na rynku dostępne są klocki określane jako „twarde”, charakteryzujące się niskim pyleniem, ale mającym istotny wpływ na przyspieszone zużycie tarczy hamulcowej, oraz klocki „miękkie”, których właściwości są dokładnie odwrotne. Każdy z producentów stara się znaleźć „złoty środek”, opracowując coraz to nowsze mieszanki materiału ciernego, pozwalające na osiągnięcie przeciwstawnych właściwości.

Tematyka pary ciernej tarcza-klocek jest dużo bardziej złożona. Poruszający się pojazd posiada energię kinetyczną wprost proporcjonalną do jego masy i kwadratu prędkości. Zadaniem układu hamulcowego jest nic innego, jak jej wytracenie, poprzez jej zamianę na energię cieplną na powierzchni styku klocka i tarczy hamulcowej. Podczas hamowania (w wyniku tarcia o siebie tych dwóch elementów) generuje się duża ilość ciepła, a temperatury osiągają nawet 400°C, co jest wartością bezpieczną dla pojazdów osobowych. Powyżej tej wartości dochodzi do zjawiska tzw. fadingu, czyli zanikania siły hamowania.

Jak więc określić, która spośród dwóch tarcz o jednakowym zastosowaniu może okazać się lepsza od drugiej? Odnosząc się do zjawiska fadingu i wzrastającej temperatury układu tarcza-klocek, najprościej rzecz ujmując – na podstawie masy. Dlaczego? Chodzi o pojemność cieplną układu. Pojemność cieplna to wielkość fizyczna określająca ilość ciepła potrzebną do zmiany temperatury ciała/elementu o jeden stopień. Ta zaś z kolei proporcjonalna jest do ilości materii, a więc masy. Trudniej więc będzie rozgrzać tarczę o większej masie i tym samym zbliżyć się do niebezpiecznych granic jej użytkowania. Mówiąc o rozgrzewaniu się elementów nie można pominąć kwestii związanych z chłodzeniem tarcz. Poprawny projekt tarczy hamulcowej, uwzględniający wewnętrzne użebrowanie służące najskuteczniejszemu chłodzeniu, jest istotny na tyle, że coraz powszechniejsze w użyciu stają się kierunkowe tarcze hamulcowe, które błędne zamontowane nie będą spełniać założonych warunków chłodzenia.

Warunki eksploatacji mają niebagatelny wpływ na to, jak zachowywać się będą tarcze i klocki hamulcowe podczas użytkowania. Mało kto wie, że zużyte elementy układu kierowniczego, niewłaściwa geometria kół, niewyważenie kół czy nawet niewłaściwe momenty ich przykręcania wpływają negatywnie na tarcze hamulcowe, szczególnie te o dużych średnicach, zmieniając ich wymiary geometryczne przez nierównomierne zużycie. Należy natomiast zwrócić szczególną uwagę na jeden z błędów popełnianych przez kierowców, a mianowicie utrzymywanie wciśniętego pedału hamulca po zatrzymaniu samochodu po długotrwałym hamowaniu z dużych prędkości. Jak już wspomniano, chłodzenie tarcz jest rzeczą bardzo istotną, a utrzymywanie w kontakcie klocka z tarczą uniemożliwia wystudzenie elementów w tym obszarze. Ostatecznie dochodzi do miejscowej zmiany struktury materiału tarczy, a to prowadzi do zmiany współczynnika tarcia i w efekcie do spadku skuteczności hamowania. Powyższe aspekty dotyczą jednak okresu eksploatacji i mówią więcej o nas samych, aniżeli o produktach i producentach.

Jednak czy to wszystko? Oczywiście nie. Nie mniej ważnym aspektem przyszłego poprawnego działania układu hamulcowego jest sposób transportu i składowania tarcz hamulcowych. Na rynku spotkać już można tarcze o średnicach przekraczających 350 mm i wadze 7,5-8 kg, a więc są to elementy ciężkie. W związku z tym sposób ich transportu i przechowywania jest nie mniej istotny, niż wcześniej opisywane aspekty fizyczne. Niedokładność w składowaniu (nadmierne lub nierównomierne obciążenie tarcz podczas składowania) może doprowadzić do ich odkształceń jeszcze przed montażem.

Świadomi wszystkich tych (i wielu innych) aspektów dotyczących poprawnie zaprojektowanych i przechowywanych elementów układu hamulcowego, przedstawiamy Państwu produkty marki QUARO, które spełnią Państwa bardzo wysokie wymagania. Mamy nadzieję, że lektura niniejszego artykułu oraz oferta nowego produktu spowoduje, że wszelkie rozterki dotyczące producenta klocków i tarcz przejdą do przeszłości.