Bezpieczne hamowanie - wszystko o tarczach hamulcowych

Hamulce tarczowe niemal całkowicie zastąpiły stosowane kiedyś powszechnie hamulce bębnowe. Ich historia sięga 1953 r., kiedy to podczas wyścigu Le Mans wygrały pojazdy, w których po raz pierwszy zamontowano właśnie ten rodzaj hamulców. Doceniono wtedy ich zalety. Dzisiaj trudno znaleźć samochód, który nie byłby wyposażony w tarcze hamulcowe.

Hamulce są jednym z najważniejszych układów odpowiedzialnych za bezpieczeństwo podczas jazdy. Dlatego należy regularnie kontrolować ich stan i wymieniać wyeksploatowane części na bieżąco, w końcu chodzi nie tylko o nasze bezpieczeństwo, ale również innych uczestników ruchu.

W momencie gdy kierowca naciska na pedał hamulca, energia kinetyczna samochodu zamieniana jest na energię termiczną, która objawia się wzrostem temperatury tarczy hamulcowej i pozostałych elementów układu oraz kół jezdnych. Ilość wydzielanej energii zależy od masy pojazdu oraz różnicy pomiędzy prędkościami: na początku i na końcu hamowania.

Tarcze mają pewną pojemność cieplną. Po osiągnięciu określonej temperatury dalszy odbiór ciepła przez materiał i skuteczność hamowania drastycznie spada. Praca elementów ciernych w takich warunkach może doprowadzić do ich zniszczenia. Aby do tego nie doszło, elementy układu narażone na najwyższe oddziaływania termiczne powinny być dobrze chłodzone. Właśnie dlatego konstruktorzy stworzyli tarcze wentylowane czy nawiercane.

Te pierwsze mają specjalnie wyżłobione kanały w środku tarczy, co pomaga im stygnąć od środka. Drugie, dzięki licznym wywierconym otworom, zaczynają zmniejszać swoją temperaturę nie tylko na obwodzie, ale również w miejscu powstałych perforacji. Producenci wytwarzają również tarcze nacinane. Charakteryzują się one wyżłobionymi rowkami na powierzchni trącej, co zapobiega powstawaniu efektu fadingu, czyli gromadzeniu się gazów pomiędzy tarczą a okładzinami.

Takie rozwiązanie powoduje przyspieszone zużywanie się okładzin ciernych, ale przedłuża żywotność tarcz. Dodatkowym czynnikiem sprzyjającym odprowadzeniu energii cieplnej z tarcz hamulcowych jest montaż obręczy z lekkich stopów. Nie dość, że ich kształt sprzyja przepływowi powietrza przez wnękę koła, to jeszcze materiał, z którego są zbudowane, jest lepszym przewodnikiem cieplnym i szybciej odbiera ciepło pochodzące z rozgrzanej tarczy.

Kolejnym wyzwaniem dla konstruktorów jest stworzenie takiego materiału, który podoła wymaganiom klienta w zakresie bezpieczeństwa oraz komfortu jazdy. Tarcze rozgrzane do temperatury czerwonego żaru, czyli grubo ponad 1000[sup]o[/sup]C, często są nagle chłodzone na przykład przez zimną wodę odprowadzoną z kałuży, na którą napotkała opona. Tarcze zwykle są wykonane ze stali lub żeliwa. Najbardziej zaawansowane zrobione są z ceramiki lub kompozytów węglowych. Są one bardziej odporne na wysokie temperatury, a co za tym idzie - również trwalsze.

Producenci wymyślają nowe konstrukcje hamulców tarczowych. Mówiło się już o rozwiązaniu Full Contact, w którym tarcza wykonana z aluminium dociskana jest na całej swojej powierzchni przez okładziny. Dzięki temu konstrukcja jest lżejsza, wytwarzane są niższe temperatury, hamulce mniej się zużywają oraz - co chyba najważniejsze - poprawia się efektywność hamowania. Inne rozwiązanie to wykorzystanie dwóch tarcz przy jednym kole (hamulce dwutarczowe). Wymaga to zastosowania czterech okładzin przy jednym hamulcu oraz ruchomego zamocowania tarczy na piaście.

Kierowcy często skarżą się na problemy z układem hamulcowym. Najczęściej są one spowodowane zbyt szybkim, nierównomiernym chłodzeniem tarcz np. wodą z kałuży. Skutkiem może być skrzywienie tarczy, co objawia się drganiem kierownicy, szczególnie przy hamowaniu. Inną przyczyną uszkodzenia jest dostawanie się zabrudzeń pomiędzy powierzchnie trące.

W efekcie na powierzchni tarcz tworzą się zarysowania, w których mogą gromadzić się błoto oraz wilgotne, korozyjne osady. Pod wpływem temperatury wydzielają one gazy, przez co pomiędzy okładzinami a tarczą może powstać poduszka powietrzna utrudniająca hamowanie. Aby temu zapobiec, producenci oferują tarcze nacinane, o czym pisałem już wcześniej.

Kolejną przyczyną uszkodzenia tarczy może być nieprawidłowy montaż. Podczas wymiany należy dokładnie wyczyścić powierzchnię piasty oraz sprawdzić jej bicie boczne. Jeśli nowa tarcza zostanie założona na zabrudzoną lub krzywą piastę, jest niemal pewne, że się skrzywi. To jednak nie powód, aby wyrzucić taką tarczę. Istnieje możliwość jej przetoczenia, pod warunkiem że grubość nie przekroczy wartości minimalnej.

Wybierając tarczę, należy odpowiedzieć sobie na pytanie, jakiego produktu tak naprawdę potrzebujemy i jaki będzie odpowiedni do naszego stylu jazdy. Trzeba przy tym pamiętać, że to właśnie hamulce są odpowiedzialne za bezpieczeństwo. Z tego względu należy również regularnie wymieniać płyn hamulcowy, o którym kierowcy często zapominają lub po prostu nie wiedzą o takiej konieczności.

Zobacz także: