Hamulec tarczowy - Disc brake

Zbliżenie na hamulec tarczowy w samochodzie

Tarczowy jest typ hamulca , który używa zacisków ścisnąć par podkładki przeciwko tarczy lub „rotor” stworzenia tarcia . Działanie to spowalnia obrót wału, takiego jak pojazdu , w celu zmniejszenia jego prędkości obrotowej lub utrzymania go w miejscu. Energia ruchu zamieniana jest na ciepło odpadowe, które musi zostać rozproszone.

Hamulce tarczowe uruchamiane hydraulicznie są najczęściej stosowaną formą hamowania w pojazdach silnikowych, ale zasady hamulca tarczowego mają zastosowanie do prawie każdego obracającego się wału. Elementy obejmują tarczę, cylinder główny, zacisk (który zawiera cylinder i dwa klocki hamulcowe) po obu stronach tarczy.

Projekt

W samochodach hamulce tarczowe często znajdują się w kole
Nawiercona tarcza hamulcowa motocykla

Rozwój hamulców tarczowych rozpoczął się w Anglii w latach 90. XIX wieku. W 1902 roku firma Lanchester Motor Company zaprojektowała hamulce, które wyglądały i działały podobnie do nowoczesnego układu hamulców tarczowych, mimo że tarcza była cienka, a linka aktywowała klocek hamulcowy. Inne projekty nie były praktyczne ani powszechnie dostępne w samochodach przez kolejne 60 lat. Pomyślne zastosowanie rozpoczęło się w samolotach przed II wojną światową, a nawet niemiecki czołg Tygrys był wyposażony w tarcze w 1942 roku. Po wojnie postęp technologiczny zaczął się pojawiać w 1949 roku, z hamulcami tarczowymi typu zaciskowego na cztery koła w linii Crosley i Typ Chryslera bez zacisku. W latach 50. XX wieku podczas 24-godzinnego wyścigu Le Mans w 1953 r. doszło do krytycznej demonstracji wyższości , która wymagała kilkukrotnego hamowania z dużych prędkości na okrążenie. Zespół wyścigowy Jaguara wygrał, używając samochodów wyposażonych w hamulce tarczowe, przy czym dużą zasługę przypisuje się lepszej wydajności hamulców w porównaniu z rywalami wyposażonymi w hamulce bębnowe . Masowa produkcja rozpoczęła się wraz z nieudanym eksperymentem Crosleya z 1949 r., a ciągła produkcja masowa rozpoczęła się w 1955 r. Citroën DS .

W porównaniu z hamulcami bębnowymi hamulce tarczowe zapewniają lepszą skuteczność hamowania, ponieważ tarcza jest łatwiej chłodzona. W konsekwencji tarcze są mniej podatne na zanikanie siły hamowania spowodowane przegrzewaniem się elementów hamulców. Hamulce tarczowe również szybciej odzyskują siły po zanurzeniu (hamulce mokre są mniej skuteczne niż hamulce suche).

Większość konstrukcji hamulców bębnowych ma co najmniej jedną szczękę prowadzącą, która daje efekt serwo . W przeciwieństwie do tego hamulec tarczowy nie działa samoczynnie, a jego siła hamowania jest zawsze proporcjonalna do nacisku wywieranego na klocek hamulcowy przez układ hamulcowy za pomocą dowolnego serwo hamulcowego, pedału hamulca lub dźwigni. Daje to kierowcy lepsze „wyczucie” i pomaga uniknąć zbliżającej się blokady. Bębny są również podatne na „brzmienie dzwonów” i zatrzymywanie zużytego materiału okładzinowego w zespole, co jest przyczyną różnych problemów z hamowaniem.

Tarcza jest zwykle wykonana z żeliwa , ale w niektórych przypadkach może być wykonana z kompozytów, takich jak wzmocnione kompozyty węglowo-węglowe lub z osnową ceramiczną . Jest on połączony z kołem i/lub osią . W celu spowolnienia koła materiał cierny w postaci klocków hamulcowych zamontowany na zacisku jest dociskany mechanicznie, hydraulicznie , pneumatycznie lub elektromagnetycznie na obie strony tarczy. Tarcie powoduje, że tarcza i dołączone koło zwalniają lub zatrzymują się.

Historia

Wczesne eksperymenty

Rozwój hamulców tarczowych rozpoczął się w Anglii w latach 90. XIX wieku.

Pierwszy samochodowy hamulec tarczowy typu zaciskowego został opatentowany przez Fredericka Williama Lanchestera w jego fabryce w Birmingham w 1902 roku i był z powodzeniem stosowany w samochodach Lanchester . Jednak ograniczony wybór metali w tym okresie spowodował, że musiał użyć miedzi jako czynnika hamującego działającego na tarczę. Zły stan dróg w tym czasie, nie więcej niż zakurzone, nierówne tory, oznaczał, że miedź szybko się zużywała, czyniąc system niepraktycznym.

W 1921 roku firma Douglas zajmująca się motocyklami wprowadziła formę hamulca tarczowego na przednim kole swoich sportowych modeli górnozaworowych. Opatentowany przez British Motorcycle & Cycle-Car Research Association, Douglas opisał urządzenie jako „nowatorski hamulec klinowy” pracujący na „skośnym kołnierzu piasty”, hamulec był obsługiwany linką Bowdena . Hamulce przednie i tylne tego typu zostały zamontowane w maszynie, na której Tom Sheard jechał po zwycięstwo w 1923 Senior TT .

Pomyślne zastosowanie rozpoczęto w kolejowych pociągach pasażerskich Streamliner oraz w samolotach i czołgach przed i podczas II wojny światowej. W Stanach Zjednoczonych firma Budd Company wprowadziła hamulce tarczowe w General Pershing Zephyr dla Burlington Railroad w 1938 roku. Na początku lat pięćdziesiątych hamulce tarczowe były regularnie stosowane w nowym taborze pasażerskim. W Wielkiej Brytanii Daimler Company zastosował hamulce tarczowe w swoim Daimler Armored Car z 1939 roku, hamulce tarczowe firmy Girling były niezbędne, ponieważ w tym pojeździe z napędem na cztery koła (4x4) zwolnica planetarna znajdowała się w piastach kół i dlatego nie było miejsca na konwencjonalne hamulce bębnowe montowane w piaście .

W niemieckim Argus Motoren Hermann Klaue (1912-2001) opatentował hamulce tarczowe w 1940 roku. Argus dostarczył koła wyposażone w hamulce tarczowe, np. dla Arado Ar 96 . Niemiecki czołg ciężki Tiger I został wprowadzony w 1942 roku z 55-centymetrowymi tarczami Argus-Werke na każdym wale napędowym.

Amerykański Crosley Hot Shot miał cztery hamulce tarczowe w kołach w 1949 i 1950 roku, ale szybko okazały się kłopotliwe i zostały usunięte. Crosley powrócił do hamulców bębnowych, a konwersje hamulców bębnowych do Hot Shots były dość popularne. Brak wystarczających badań powodował problemy z niezawodnością, takie jak sklejanie i korozja, zwłaszcza w regionach stosujących sól na zimowych drogach. Hamulce tarczowe Crosley na cztery koła sprawiły, że specjalne modele oparte na Crosleyach i Crosley stały się popularne w SCCA H-Production i H-modyfikowanych wyścigach w latach 50. XX wieku. Ich doskonałe hamowanie sprawiało, że były trudne do pokonania. Tarcza Crosley była konstrukcją Goodyear- Hawley, nowoczesnym typem „punktowego” zacisku z nowoczesną tarczą, wywodzącą się z konstrukcji stosowanej w samolotach.

Crosleys nie były nowością, mimo że były sprzedawane w domach towarowych. Crosley kombi z 1948 roku był najlepiej sprzedającym się kombi na świecie.

Chrysler opracował unikalny układ hamulcowy, oferowany od 1949 do 1953 roku. Zamiast tarczy z zaciskiem na niej zastosowano podwójne, rozszerzające się tarcze, które ocierały się o wewnętrzną powierzchnię żeliwnego bębna hamulcowego, który pełnił jednocześnie funkcję obudowy hamulca. Tarcze rozsuwają się, tworząc tarcie o wewnętrzną powierzchnię bębna poprzez działanie standardowych cylindrów kół . Ze względu na koszty hamulce były standardem tylko w Chrysler Crown i Town and Country Newport w 1950 roku. Były jednak opcjonalne w innych Chryslerach w cenie około 400 USD, podczas gdy cały Crosley Hot Shot sprzedawano w sprzedaży detalicznej za 935 USD. Ten system hamulców tarczowych na cztery koła został zbudowany przez Auto Specialties Manufacturing Company (Ausco) z St. Joseph, Michigan , pod patentami wynalazcy HL Lamberta, i po raz pierwszy przetestowany na Plymouth z 1939 roku . Tarcze Chryslera były „samoenergetyczne”, ponieważ część energii hamowania przyczyniała się do siły hamowania. Udało się to osiągnąć dzięki małym kulkom osadzonym w owalnych otworach prowadzących do powierzchni hamulca. Gdy tarcza wejdzie w początkowy kontakt z powierzchnią cierną, kulki zostaną wepchnięte do otworów, oddalając tarcze od siebie i zwiększając energię hamowania. Dzięki temu ciśnienie hamowania było mniejsze niż w przypadku zacisków, udało się uniknąć zaniku siły hamowania, sprzyjało chłodniejszej pracy i zapewniało o jedną trzecią większą powierzchnię cierną niż standardowe dwunastocalowe bębny Chryslera. Dzisiejsi właściciele uważają Ausco-Lambert za bardzo niezawodny i mocny, ale przyznają się do jego chwytania i wrażliwości.

W 1953 roku 50 modeli Austin-Healey 100S (Sebring) z aluminiowym nadwoziem , zbudowanych głównie do wyścigów, było pierwszymi europejskimi samochodami sprzedawanymi publicznie, które miały hamulce tarczowe montowane na wszystkich 4 kołach.

Pierwsze uderzenie w wyścigi

Jaguar C TYPE podobny do zwycięzcy „24 Heures du Mans” z 1953 roku
Citroën DS 19

Jaguar C-Type wyścigi samochodowe wygrał 24h Le Mans 1953 , jedynym pojazdem w wyścigu do hamulców tarczowych, stosowanie opracowanych w Wielkiej Brytanii przez Dunlop , a pierwszy samochód w Le Mans kiedykolwiek średnio ponad 100 mph. „Duże hamulce bębnowe Rivals mogą dorównać doskonałemu hamowaniu tarcz, ale nie ich potężnej mocy”.

Wcześniej, w 1950 roku, Crosley HotShot z fabrycznymi czterokołowymi hamulcami tarczowymi wygrał Index of Performance w pierwszym wyścigu w Sebring (6 godzin zamiast 12) w sylwestra 1950 roku. promocje popularne w SCCA H-Production i H-modyfikowanych wyścigach w latach 50-tych. Ich doskonałe hamowanie sprawiało, że były trudne do pokonania.

Produkcja masowa

Citroën DS był pierwszą przedłużonym masowa produkcja wykorzystanie nowoczesnych samochodowych hamulców tarczowych, w 1955 roku samochód funkcjonalny zacisk typu hamulce tarczowe przód Wśród wielu innowacji. Dyski te były montowane wewnątrz pojazdu w pobliżu skrzyni biegów i były zasilane przez centralny układ hydrauliczny pojazdu. W ciągu 20 lat ten model sprzedał się w ilości 1,5 miliona sztuk z taką samą konfiguracją hamulców.

Pomimo wczesnych eksperymentów z 1902 r. brytyjskich Lanchester Motor Company , aw 1949 r. amerykańskich Chryslera i Crosleya , kosztowna i podatna na problemy technologia nie była gotowa do masowej produkcji. Próby zostały wkrótce wycofane.

Jensen 541 , z czterokołowego hamulcami tarczowymi, a następnie w 1956 roku wykazywały 1956 Triumph TR3 z hamulcami tarczowymi do publiczności, ale pierwsze samochody produkcyjne o Girling hamulce przednie tarczowe zostały wykonane we wrześniu 1956 r.

Hamulce tarczowe były najbardziej popularne w samochodach sportowych, gdy zostały wprowadzone na rynek, ponieważ pojazdy te są bardziej wymagające pod względem skuteczności hamowania. Tarcze stały się obecnie bardziej powszechną formą w większości pojazdów osobowych, chociaż wiele (szczególnie lekkich pojazdów) używa hamulców bębnowych na tylnych kołach, aby obniżyć koszty i masę, a także uprościć przepisy dotyczące hamulca postojowego . Ponieważ przednie hamulce wykonują większość siły hamowania, może to być rozsądny kompromis.

Wiele wczesnych wdrożeń do samochodów umieszczało hamulce po wewnętrznej stronie wału napędowego , w pobliżu mechanizmu różnicowego , podczas gdy większość dzisiejszych hamulców znajduje się wewnątrz kół. Usytuowanie wewnątrz pojazdu zmniejsza masę nieresorowaną i eliminuje źródło przenoszenia ciepła do opon.

Historycznie tarcze hamulcowe były produkowane na całym świecie z dużą koncentracją w Europie i Ameryce. W latach 1989-2005 produkcja tarcz hamulcowych przeniosła się głównie do Chin.

W Stanach Zjednoczonych

W 1963 roku wyprodukowano Studebaker Avanti z hamulcami tarczowymi. ( system Bendix był opcjonalny w niektórych innych modelach Studebakera). Przednie hamulce tarczowe stał się standardowym wyposażeniem w 1965 na AMC Marlin (jednostki Bendix były opcjonalnie na wszystkich American Motors ' Rambler Classic i Ambassador modelach), a także na Ford Thunderbird oraz Lincoln Continental . W 1965 roku w Chevrolecie Corvette Stingray wprowadzono również system hamulców tarczowych na cztery koła . Większość amerykańskich samochodów przeszła z przednich hamulców bębnowych na przednie hamulce tarczowe pod koniec lat 70. i na początku lat 80. XX wieku.

Motocykle

Pierwszymi motocyklami, w których zastosowano hamulce tarczowe, były pojazdy wyścigowe. MV Agusta jako pierwsza zaoferowała publiczności motocykl z przednim hamulcem tarczowym na małą skalę w 1965 roku, na swoim stosunkowo drogim motocyklu turystycznym 600 , wykorzystującym mechaniczny łącznik hamulcowy. W 1969 roku Honda wprowadziła bardziej przystępny cenowo model CB750 , który miał jeden hydraulicznie uruchamiany przedni hamulec tarczowy (i tylny hamulec bębnowy) i sprzedawany w ogromnych ilościach. Hamulce tarczowe są teraz powszechne w motocyklach, motorowerach, a nawet rowerach górskich .

Tarcza hamulcowa

Przedni hamulec samochodowy z prostokątnymi otwartymi szczelinami widocznymi między powierzchniami ciernymi tarczy

Tarcza hamulcowa (lub wirnik) to obracająca się część zespołu hamulca tarczowego koła, na którą nakładane są klocki hamulcowe. Materiałem jest zazwyczaj żeliwo szare , forma żeliwa . Konstrukcja dysków różni się nieco. Niektóre są po prostu solidne, ale inne są wydrążone z żebrami lub łopatkami łączącymi ze sobą dwie powierzchnie styku dysku (zwykle stanowią część procesu odlewania). Masa i moc pojazdu determinuje zapotrzebowanie na wentylowane tarcze. „Wentylowana” konstrukcja tarczy pomaga rozproszyć generowane ciepło i jest powszechnie stosowana w przypadku ciężej obciążonych tarcz przednich.

Tarcze do motocykli, rowerów i wielu samochodów często mają wycięte w tarczy otwory lub szczeliny. Odbywa się to w celu lepszego rozpraszania ciepła , wspomagania rozpraszania wód powierzchniowych, zmniejszenia hałasu, zmniejszenia masy lub marketingu kosmetyków.

Tarcze szczelinowe mają płytkie kanały wykonane w tarczy, aby pomóc w usuwaniu pyłu i gazu. Dłutowanie jest preferowaną metodą w większości środowisk wyścigowych do usuwania gazu i wody oraz do usuwania glazury klocków hamulcowych. Niektóre tarcze są zarówno nawiercane, jak i nacinane. Tarcze szczelinowe na ogół nie są używane w standardowych pojazdach, ponieważ szybko zużywają klocki hamulcowe; jednak to usuwanie materiału jest korzystne dla pojazdów wyścigowych, ponieważ utrzymuje klocki miękkie i zapobiega zeszkleniu ich powierzchni. Na drodze tarcze wiercone lub nacinane nadal mają pozytywny wpływ na mokre warunki, ponieważ otwory lub szczeliny zapobiegają gromadzeniu się filmu wody między tarczą a klockami.

Przykład dwuczęściowej tarczy w aplikacji na rynku wtórnym

Tarcze dwuczęściowe (rotory) to tarcze, w których środkowa część mocująca tarczy jest wytwarzana oddzielnie od zewnętrznego pierścienia ciernego. Część środkowa używana do montażu jest często określana jako dzwon lub kapelusz i jest zwykle wytwarzana ze stopu, takiego jak stop 7075, i jest twardo anodowana, aby zapewnić trwałe wykończenie. Zewnętrzny pierścień lub wirnik tarczy są zwykle wykonane z żeliwa szarego, ale w specjalnych zastosowaniach mogą być wykonane ze stali . Pochodzi z Motorsport, ale obecnie jest powszechnie stosowany w aplikacjach o wysokiej wydajności i ulepszeniach na rynku wtórnym. Dwuczęściowe tarcze mogą być dostarczane jako zespół stały ze zwykłymi nakrętkami, śrubami i podkładkami lub bardziej skomplikowanym systemem pływającym, w którym szpule napędowe umożliwiają dwóm częściom tarczy hamulcowej rozszerzanie się i kurczenie w różnym tempie, zmniejszając w ten sposób ryzyko wypaczenia tarczy przegrzanie. Kluczowe zalety dwuczęściowej tarczy to oszczędność krytycznej masy nieresorowanej i rozpraszanie ciepła z powierzchni tarczy przez dzwon (kapelusz) ze stopu. Zarówno stałe, jak i pływające mają swoje wady i zalety, pływające tarcze są podatne na grzechotanie i zbieranie zanieczyszczeń i najlepiej nadają się do sportów motorowych, podczas gdy stałe są najlepsze do użytku drogowego.

Motocykle i skutery

Pływający hamulec tarczowy w Kawasaki W800
Zacisk hamulcowy montowany promieniowo w motocyklu Triumph Speed ​​Triple

Lambretta wprowadziła po raz pierwszy do masowej produkcji pojedynczy, pływający przedni hamulec tarczowy, zamknięty w wentylowanej piaście ze stopu odlewanego i uruchamiany linką, w 1962 TV175, a następnie w topowym GT200 z 1964 roku. Honda CB750 z 1969 roku wprowadził hydrauliczne hamulce tarczowe na dużą skalę do szerokiej publiczności motocyklowej , po mniej znanym 1965 MV Agusta 600, który miał uruchamianie mechaniczne linką.

W przeciwieństwie do samochodowych hamulców tarczowych ukrytych w kole, rowerowe hamulce tarczowe znajdują się w strumieniu powietrza i zapewniają optymalne chłodzenie. Chociaż tarcze żeliwne mają porowatą powierzchnię, która zapewnia doskonałą skuteczność hamowania, takie tarcze rdzewieją podczas deszczu i stają się nieestetyczne. W związku z tym tarcze motocyklowe są zwykle wykonane ze stali nierdzewnej, wiercone, szczelinowe lub faliste w celu rozpraszania wody deszczowej. Nowoczesne tarcze motocyklowe mają zwykle konstrukcję pływającą, dzięki czemu tarcza „pływa” na szpulkach i może się lekko poruszać, co pozwala na lepsze centrowanie tarczy za pomocą stałego zacisku. Pływająca tarcza zapobiega również wypaczaniu się tarczy i ogranicza przenoszenie ciepła do piasty koła. Zaciski ewoluowały od prostych jednostek jednotłokowych do elementów dwu-, cztero-, a nawet sześcio-tłokowych. W porównaniu do samochodów osobowych, motocykli mają wyższy środek masowego : rozstaw osi wskaźnika, więc doświadczają więcej przenoszenie ciężaru podczas hamowania. Hamulce przednie pochłaniają większość sił hamowania, natomiast hamulec tylny służy głównie do zrównoważenia motocykla podczas hamowania. Nowoczesne motocykle sportowe zazwyczaj mają dwie duże przednie tarcze i znacznie mniejszą pojedynczą tylną tarczę. Rowery, które są szczególnie szybkie lub ciężkie, mogą mieć wentylowane tarcze.

Wczesne hamulce tarczowe (takie jak we wczesnych czwórkach Hondy i Norton Commando ) umieszczały zaciski na górze tarczy, przed suwakiem widelca. Chociaż zapewniło to lepsze chłodzenie klocków hamulcowych, obecnie niemal powszechną praktyką jest umieszczanie zacisku za suwakiem (w celu zmniejszenia momentu pędu widelca). Tylne zaciski tarczowe mogą być montowane nad (np. BMW R1100S ) lub pod (np. Yamaha TRX850 ) wahaczem: niskie mocowanie zapewnia nieznacznie niższy środek ciężkości, a górne położenie sprawia, że ​​zacisk jest czystszy i lepiej chroniony przed przeszkodami na drodze .

Jednym z problemów z hamulcami tarczowymi motocykla jest to, że gdy motocykl wpada w gwałtowne uderzenie w zbiornik (oscylacja przedniego koła z dużą prędkością), klocki hamulcowe w zaciskach są odpychane od tarcz, więc gdy kierowca naciska dźwignię hamulca, zacisk tłoki popychają klocki w kierunku dysków bez faktycznego kontaktu. Kierowca natychmiast hamuje mocniej, co dociska klocki do tarczy znacznie agresywniej niż podczas normalnego hamowania. Na przykład incydent z Michele Pirro w Mugello we Włoszech 1 czerwca 2018 r. Co najmniej jeden producent opracował system przeciwdziałający wypychaniu klocków.

Nowoczesnym rozwiązaniem, szczególnie w przypadku widelców odwróconych („do góry nogami” lub „USD”), jest zacisk montowany promieniowo. Chociaż są one modne, nie ma dowodów na to, że poprawiają skuteczność hamowania ani nie zwiększają sztywności widelca. (Brak opcji usztywnienia widelca, widelce USD najlepiej usztywnić nadwymiarową przednią osią).

Rowery

Przedni hamulec tarczowy do rowerów górskich
Tylny zacisk hamulca tarczowego i tarcza w rowerze górskim

Hamulce tarczowe do rowerów górskich mogą obejmować zarówno proste, mechaniczne (linkowe) systemy, jak i drogie i mocne, wielotłokowe hydrauliczne systemy tarczowe, powszechnie stosowane w rowerach wyścigowych zjazdowych . Udoskonalona technologia umożliwiła stworzenie wentylowanych tarcz do użytku w rowerach górskich, podobnych do tych w samochodach, aby zapobiec blaknięciu ciepła podczas szybkich zjazdów alpejskich. Chociaż rzadziej, tarcze są również używane w rowerach szosowych do jazdy w każdych warunkach pogodowych z przewidywalnym hamowaniem, chociaż bębny są czasami preferowane jako trudniejsze do uszkodzenia na zatłoczonych parkingach, gdzie tarcze czasami są wygięte. Większość tarcz hamulcowych do rowerów jest wykonana ze stali. Preferowana jest stal nierdzewna ze względu na jej właściwości antykorozyjne. Krążki są cienkie, często około 2 mm. Niektórzy używają dwuczęściowego stylu pływającego dysku, inni używają jednoczęściowego, litego metalowego wirnika. Rowerowe hamulce tarczowe wykorzystują albo zacisk dwutłokowy, który zaciska tarczę z obu stron, albo zacisk jednotłokowy z jedną ruchomą podkładką, która najpierw styka się z tarczą, a następnie dociska tarczę do nieruchomej podkładki. Ponieważ efektywność energetyczna jest tak ważna w rowerach, rzadką cechą hamulców rowerowych jest to, że klocki cofają się, aby wyeliminować resztkowy opór po zwolnieniu hamulca. W przeciwieństwie do tego większość innych hamulców lekko naciąga klocki po zwolnieniu, aby zminimalizować początkowy ruch roboczy.

Pojazdy ciężkie

Hamulce tarczowe są coraz częściej stosowane w bardzo dużych i ciężkich pojazdach drogowych, gdzie wcześniej duże hamulce bębnowe były niemal uniwersalne. Jednym z powodów jest to, że brak samopomocy tarczy sprawia, że ​​siła hamowania jest znacznie bardziej przewidywalna, więc szczytową siłę hamowania można zwiększyć bez większego ryzyka wywołanego hamowaniem kierownicy lub scyzoryka w pojazdach przegubowych. Innym jest to, że hamulce tarczowe zanikają mniej, gdy są gorące, aw ciężkim pojeździe hamowanie powietrzem i hamowaniem tocznym oraz silnikiem stanowią niewielką część całkowitej siły hamowania, więc hamulce są używane mocniej niż w lżejszych pojazdach, a zanik hamulca bębnowego może wystąpić podczas jednego zatrzymania. Z tych powodów ciężka ciężarówka z hamulcami tarczowymi może zatrzymać się na około 120% odległości samochodu osobowego, ale z zatrzymaniem bębnowym zajmuje około 150% odległości. W Europie przepisy dotyczące drogi hamowania zasadniczo wymagają hamulców tarczowych dla ciężkich pojazdów. W USA bębny są dozwolone i zazwyczaj preferowane ze względu na niższą cenę zakupu, pomimo wyższych całkowitych kosztów eksploatacji i częstszych okresów międzyserwisowych.

Kolej i samoloty

Wózek kolejowy i hamulce tarczowe

Jeszcze większe tarcze stosowane są w wagonach kolejowych , tramwajach i niektórych samolotach . W wagonach osobowych i lekkich pojazdach szynowych często stosuje się hamulce tarczowe poza kołami, co zapewnia swobodny przepływ powietrza chłodzącego. Niektóre nowoczesne wagony pasażerskie, takie jak Amfleet II , wykorzystują wewnętrzne hamulce tarczowe. Zmniejsza to zużycie przez zanieczyszczenia i zapewnia ochronę przed deszczem i śniegiem, przez co tarcze byłyby śliskie i zawodne. Jednak nadal jest dużo chłodzenia zapewniającego niezawodne działanie. Niektóre samoloty mają zamontowany hamulec z bardzo małym chłodzeniem, który podczas postoju staje się dość gorący. Jest to akceptowalne, ponieważ jest wystarczająco dużo czasu na chłodzenie, gdzie maksymalna energia hamowania jest bardzo przewidywalna. Jeśli energia hamowania przekroczy maksimum, na przykład w sytuacji awaryjnej podczas startu, koła samolotu mogą być wyposażone w korek topikowy, aby zapobiec pęknięciu opony. To przełomowy test w rozwoju samolotów.

Zastosowanie w motoryzacji

Do użytku samochodowego tarcze hamulców tarczowych są zwykle wykonane z żeliwa szarego . SAE prowadzi specyfikację do wytwarzania żeliwa o różnych zastosowaniach. W przypadku normalnych zastosowań w samochodach osobowych i lekkich ciężarówkach, specyfikacja SAE J431 G3000 (zastąpiona do G10) określa właściwy zakres twardości, składu chemicznego, wytrzymałości na rozciąganie i innych właściwości niezbędnych do zamierzonego zastosowania. Niektóre samochody wyścigowe i samoloty używają hamulców z tarczami z włókna węglowego i klockami z włókna węglowego w celu zmniejszenia masy. Wskaźniki zużycia są zwykle wysokie, a hamowanie może być słabe lub chwytliwe, dopóki hamulec nie jest gorący.

Wyścigi

Wzmocniona tarcza hamulcowa z włókna węglowego w samochodzie wyścigowym Ferrari F430 Challenge

W wyścigowych i bardzo wyczynowych samochodach drogowych zastosowano inne materiały na tarcze. Wzmocnione węglowe tarcze i klocki inspirowane przez systemy samolotu, takie jak te stosowane przy hamowaniu Concorde zostały wprowadzone w Formule przez Brabham w połączeniu z Dunlop w 1976 roku węgiel-węgiel hamowania jest obecnie używany w większości najwyższego poziomu motorsport Worldwide, zmniejszenie masy unsprung , dając lepsze właściwości cierne i lepsze właściwości strukturalne w wysokich temperaturach w porównaniu do żeliwa. Hamulce węglowe były czasami stosowane w samochodach drogowych, na przykład przez francuskiego producenta samochodów sportowych Venturi w połowie lat 90., ale muszą osiągnąć bardzo wysoką temperaturę roboczą, zanim staną się naprawdę skuteczne, a zatem nie są dobrze przystosowane do użytku drogowego. Ekstremalne ciepło generowane w tych systemach jest widoczne podczas nocnych wyścigów, zwłaszcza na krótszych torach. Często zdarza się, że tarcze hamulcowe świecą się na czerwono podczas użytkowania.

Kompozyty ceramiczne

Węglowo-ceramiczny hamulec Mercedes-Benz AMG
Kompozytowy ceramiczny hamulec Porsche Carrera S

Tarcze ceramiczne są stosowane w niektórych samochodach o wysokich osiągach i ciężkich pojazdach.

Pierwszy rozwój nowoczesnego hamulca ceramicznego został opracowany przez brytyjskich inżynierów do zastosowań TGV w 1988 roku. Celem było zmniejszenie masy, liczby hamulców na oś, a także zapewnienie stabilnego tarcia przy dużych prędkościach i we wszystkich temperaturach. W rezultacie powstał proces ceramiczny wzmocniony włóknem węglowym, który jest obecnie stosowany w różnych formach w zastosowaniach hamulców samochodowych, kolejowych i lotniczych.

Ze względu na wysoką tolerancję cieplną i wytrzymałość mechaniczną tarcz z kompozytu ceramicznego, są one często stosowane w egzotycznych pojazdach, gdzie koszt nie jest wygórowany. Można je również znaleźć w zastosowaniach przemysłowych, gdzie niewielka waga i niskie właściwości konserwacyjne dysku ceramicznego uzasadniają koszty. Hamulce kompozytowe wytrzymują temperatury, które mogłyby uszkodzić stalowe tarcze.

Kompozytowe hamulce ceramiczne Porsche (PCCB) są wykonane z silikonowanego włókna węglowego, odpornego na wysokie temperatury, mają o 50% mniejszą wagę w stosunku do żelaznych tarcz (a tym samym zmniejszają masę nieresorowaną pojazdu), znaczne ograniczenie wytwarzania pyłu, znacznie wydłużone okresy między przeglądami i ulepszone trwałość w środowiskach korozyjnych. Występuje w niektórych droższych modelach, ale jest również opcjonalnym hamulcem dla wszystkich ulicznych Porsche za dodatkową opłatą. Można je rozpoznać po jasnożółtym lakierze na aluminiowych, sześciotłoczkowych zaciskach. Tarcze są wentylowane wewnętrznie, podobnie jak te żeliwne, i nawiercane krzyżowo.

Mechanizm regulacji

W zastosowaniach motoryzacyjnych uszczelka tłoka ma kwadratowy przekrój, znany również jako uszczelka z nacięciem kwadratowym.

Gdy tłok wsuwa się i wysuwa, uszczelka ciągnie się i rozciąga na tłoku, powodując skręcenie uszczelki. Uszczelka odkształca się o około 1/10 milimetra. Tłok może się swobodnie wysuwać, ale niewielki opór powodowany przez uszczelkę uniemożliwia pełne cofnięcie się tłoka do poprzedniego położenia po zwolnieniu hamulców, a tym samym przejmuje luz spowodowany zużyciem klocków hamulcowych, eliminując potrzebę sprężyn powrotnych.

W niektórych zaciskach tylnych tarcz hamulec postojowy aktywuje mechanizm wewnątrz zacisku, który spełnia niektóre z tych samych funkcji.

Tryby uszkodzenia dysku

Tarcze są zwykle uszkadzane na jeden z czterech sposobów: blizny, pęknięcia, wypaczenia lub nadmierne rdzewienie. Warsztaty serwisowe czasami reagują na wszelkie problemy z płytami, całkowicie wymieniając płyty. Odbywa się to głównie wtedy, gdy koszt nowej płyty może być faktycznie niższy niż koszt robocizny w celu ponownego wyłożenia starej płyty. Mechanicznie jest to niepotrzebne, chyba że tarcze osiągnęły minimalną zalecaną przez producenta grubość, co czyniłoby ich używanie niebezpiecznym lub rdzewienie łopatek jest poważne (tylko tarcze wentylowane). Większość wiodących producentów pojazdów zaleca wygładzanie tarcz hamulcowych (USA: toczenie) jako rozwiązanie w przypadku bicia bocznego, problemów z wibracjami i hałasem hamowania. Proces obróbki odbywa się na tokarce hamulcowej , która usuwa bardzo cienką warstwę z powierzchni tarczy, aby usunąć drobne uszkodzenia i przywrócić jednolitą grubość. Obróbka tarczy w razie potrzeby zmaksymalizuje przebieg obecnych tarcz w pojeździe.

Skończyć się

Bicie jest mierzone za pomocą czujnika zegarowego na nieruchomej sztywnej podstawie, z końcówką prostopadłą do powierzchni tarczy hamulcowej. Zazwyczaj jest mierzona około 12  cala (12,7 mm) od zewnętrznej średnicy krążka. Dysk jest wirowany. Różnica między wartością minimalną i maksymalną na tarczy nazywana jest biciem bocznym. Typowe specyfikacje bicia zespołu piasty/tarczy dla pojazdów osobowych wynoszą około 0,002 cala (0,0508  mm ). Bicie może być spowodowane deformacją samej tarczy lub biciem w dolnej powierzchni piasty koła lub zanieczyszczeniem między powierzchnią tarczy a leżącą pod nią powierzchnią montażową piasty. Ustalenie pierwotnej przyczyny przemieszczenia wskaźnika (bicie boczne) wymaga demontażu tarczy z piasty. Bicie powierzchni tarczy spowodowane biciem powierzchni piasty lub zanieczyszczeniem będzie zazwyczaj miało okres 1 minimum i 1 maksimum na obrót tarczy hamulcowej.

Tarcze można obrabiać, aby wyeliminować różnice w grubości i bicie boczne. Obróbka może być wykonywana na miejscu (na samochodzie) lub poza samochodem (tokarka stołowa). Obie metody wyeliminują zmienność grubości. Obróbka w samochodzie przy użyciu odpowiedniego sprzętu może również wyeliminować bicie boczne spowodowane nieprostopadłością czoła piasty.

Nieprawidłowe dopasowanie może zniekształcić (wypaczać) dyski. Śruby mocujące tarczy (lub nakrętki koła/uchwytów, jeśli tarcza jest osadzona w miejscu obok koła) muszą być stopniowo i równomiernie dokręcane. Używanie narzędzi pneumatycznych do mocowania nakrętek może być złą praktyką, chyba że do ostatecznego dokręcenia jest używany klucz dynamometryczny. Instrukcja obsługi pojazdu wskaże właściwy schemat dokręcania oraz moment obrotowy dla śrub. Nigdy nie należy dokręcać nakrętek kołowych. Niektóre pojazdy są wrażliwe na siłę przyłożoną do śrub i dokręcanie powinno być wykonywane za pomocą klucza dynamometrycznego .

Często nierówny transfer padów jest mylony z wypaczeniem dysku. Większość tarcz hamulcowych zdiagnozowanych jako „wypaczone” jest w rzeczywistości wynikiem nierównomiernego przenoszenia materiału klocka. Nierównomierne przenoszenie klocka może prowadzić do zmiany grubości tarczy. Gdy grubsza część tarczy przechodzi między klockami, klocki rozsuną się i pedał hamulca nieznacznie się uniesie; to jest pulsacja pedału. Zmiana grubości może być wyczuwalna przez kierowcę, gdy wynosi około 0,17 mm (0,0067 cala) lub więcej (na tarczach samochodowych).

Zmienność grubości ma wiele przyczyn, ale istnieją trzy podstawowe mechanizmy, które przyczyniają się do propagacji zmian grubości dysku. Pierwszy to niewłaściwy dobór klocków hamulcowych. Klocki, które sprawdzają się w niskich temperaturach, np. podczas pierwszego hamowania w chłodne dni, często wykonane są z materiałów, które w wyższych temperaturach rozkładają się nierównomiernie. Ten nierównomierny rozkład powoduje nierównomierne osadzanie się materiału na tarczy hamulcowej. Inną przyczyną nierównomiernego przenoszenia materiału jest nieprawidłowe docieranie kombinacji pad/dysk. W celu prawidłowego docierania powierzchnię tarczy należy odświeżać (przez obróbkę powierzchni styku lub wymianę tarczy) przy każdej wymianie klocków. Po wykonaniu tej czynności hamulce są mocno naciskane wielokrotnie z rzędu. Tworzy to gładkie, równomierne połączenie między padem a dyskiem. Jeśli nie zostanie to wykonane prawidłowo, klocki hamulcowe będą miały nierównomierny rozkład naprężeń i ciepła, co skutkuje nierównomiernym, pozornie przypadkowym osadzaniem się materiału klocka. Trzecim podstawowym mechanizmem nierównomiernego przenoszenia materiału tamponowego jest "odcisk tamponowy". Dzieje się tak, gdy klocki hamulcowe są podgrzewane do punktu, w którym materiał zaczyna się rozkładać i przenosić na tarczę. W prawidłowo dotartym układzie hamulcowym (z odpowiednio dobranymi klockami) przeniesienie to jest naturalne i faktycznie ma duży wpływ na siłę hamowania generowaną przez klocki hamulcowe. Jeśli jednak pojazd zatrzyma się, a kierowca nadal będzie hamował, klocki odkładają warstwę materiału w kształcie klocka hamulcowego. Ta niewielka zmiana grubości może rozpocząć cykl nierównomiernego przenoszenia podkładek.

Gdy dysk ma pewne różnice w grubości, nierównomierne osadzanie się klocka może przyspieszyć, czasami powodując zmiany w strukturze krystalicznej metalu, z którego zbudowany jest dysk. W miarę naciskania hamulców klocki ślizgają się po zmiennej powierzchni tarczy. Gdy klocki przechodzą przez grubszą część tarczy, są wypychane na zewnątrz. Stopa kierowcy przyciśnięta do pedału hamulca w naturalny sposób opiera się tej zmianie, dzięki czemu na klocki przykładana jest większa siła. W rezultacie grubsze sekcje mają wyższy poziom naprężeń. Powoduje to nierównomierne nagrzewanie się powierzchni dysku, co powoduje dwa główne problemy. Ponieważ tarcza hamulcowa nagrzewa się nierównomiernie, nierównomiernie się również rozszerza. Grubsze sekcje dysku rozszerzają się bardziej niż sekcje cieńsze ze względu na widzenie większej ilości ciepła, a tym samym zwiększa się różnica w grubości. Ponadto nierównomierne rozprowadzanie ciepła powoduje dalsze nierównomierne przenoszenie materiału klocka. W rezultacie grubsze, cieplejsze sekcje otrzymują jeszcze więcej materiału na klocek niż sekcje cieńsze i chłodniejsze, co przyczynia się do dalszego wzrostu zmienności grubości tarczy. W ekstremalnych sytuacjach to nierównomierne ogrzewanie może spowodować zmianę struktury krystalicznej materiału dysku. Gdy cieplejsze sekcje tarcz osiągają bardzo wysokie temperatury (1200-1300 ° F lub 649-704 ° C), metal może przejść przemianę fazową, a węgiel, który jest rozpuszczony w stali, może wytrącić się, tworząc węglik o dużej zawartości węgla regiony znane jako cementyt . Ten węglik żelaza bardzo różni się od żeliwa, z którego składa się reszta tarczy. Jest niezwykle twardy, kruchy i nie wchłania dobrze ciepła. Po utworzeniu cementytu integralność dysku jest zagrożona. Nawet jeśli powierzchnia tarczy jest obrabiana mechanicznie, cementyt w tarczy nie będzie zużywał się ani nie absorbował ciepła z taką samą szybkością, jak otaczające go żeliwo, powodując powrót nierównej grubości i nierównej charakterystyki nagrzewania tarczy.

blizny

Zbliznowacenie (USA: punktacja) może wystąpić, jeśli klocki hamulcowe nie są wymieniane szybko po osiągnięciu końca okresu użytkowania i są uważane za zużyte. Po zużyciu wystarczającej ilości materiału ciernego, stalowa płyta nośna klocka (dla klocków klejonych) lub nity ustalające klocka (dla klocków nitowanych) będą przylegać do powierzchni ścieralnej tarczy, zmniejszając siłę hamowania i powodując rysy na tarczy. Ogólnie rzecz biorąc, tarcza umiarkowanie zadrapana / nacięta, która działała zadowalająco z istniejącymi klockami hamulcowymi, będzie równie użyteczna z nowymi klockami. Jeśli blizna jest głębsza, ale nie nadmierna, można ją naprawić, obcinając warstwę powierzchni dysku. Można to zrobić tylko ograniczoną liczbę razy, ponieważ dysk ma minimalną znamionową bezpieczną grubość. Minimalna wartość grubości jest zwykle odlewana w tarczy podczas produkcji na piaście lub krawędzi tarczy. W Pensylwanii , która ma jeden z najbardziej rygorystycznych programów kontroli bezpieczeństwa samochodów w Ameryce Północnej, tarcza samochodowa nie może przejść kontroli bezpieczeństwa, jeśli jakakolwiek rysa jest głębsza niż 0,015 cala (0,38 mm) i musi zostać wymieniona, jeśli obróbka zmniejszy tarczę poniżej jego minimalna bezpieczna grubość.

Aby zapobiec powstawaniu blizn, rozsądnie jest okresowo sprawdzać klocki hamulcowe pod kątem zużycia. Obrót opony to logiczny czas na kontrolę, ponieważ obracanie musi być wykonywane regularnie w oparciu o czas pracy pojazdu, a wszystkie koła muszą być usunięte, aby zapewnić łatwy wizualny dostęp do klocków hamulcowych. Niektóre typy felg aluminiowych i układy hamulcowe zapewniają wystarczająco dużo miejsca, aby móc oglądać klocki bez zdejmowania koła. Jeśli to możliwe, klocki znajdujące się w pobliżu punktu zużycia należy natychmiast wymienić, ponieważ całkowite zużycie prowadzi do powstawania blizn i niebezpiecznego hamowania. Wiele klocków hamulcowych zawiera jakąś miękką stalową sprężynę lub zaczep jako część zespołu klocka, który ciągnie się po tarczy, gdy klocek jest prawie zużyty. Powoduje to umiarkowanie głośny pisk, który ostrzega kierowcę, że konieczna jest obsługa serwisowa. Zwykle nie powoduje to blizn na tarczy, jeśli hamulce są serwisowane szybko. Można rozważyć wymianę zestawu klocków, jeśli grubość materiału klocka jest taka sama lub mniejsza niż grubość stali podkładowej. W Pensylwanii standardem jest 1/32".

Pękanie

Pękanie ogranicza się głównie do tarcz wierconych, które mogą powodować małe pęknięcia wokół krawędzi otworów wywierconych w pobliżu krawędzi tarczy z powodu nierównomiernego tempa rozszerzania się tarczy w ciężkich warunkach. Producenci, którzy używają tarcz wierconych jako OEM, zwykle robią to z dwóch powodów: wyglądu, jeśli uznają, że przeciętny właściciel modelu pojazdu będzie preferował wygląd, nie obciążając nadmiernie sprzętu; lub w funkcji zmniejszenia nieresorowanej masy zespołu hamulcowego, przy założeniu inżynieryjnym, że pozostaje wystarczająca masa tarczy hamulcowej do pochłaniania temperatur wyścigowych i naprężeń. Tarcza hamulcowa jest radiatorem , ale utratę masy radiatora można zrównoważyć zwiększeniem powierzchni odprowadzania ciepła. Małe pęknięcia włoskowate mogą pojawiać się na każdej metalowej tarczy z otworami krzyżowymi jako normalny mechanizm zużycia, ale w ciężkim przypadku tarcza ulegnie katastrofalnej awarii. Naprawa pęknięć nie jest możliwa, a jeśli pęknięcie stanie się poważne, tarczę należy wymienić. Pęknięcia te powstają na skutek zjawiska zmęczenia niskocyklowego w wyniku wielokrotnego gwałtownego hamowania.

rdzewieje

Tarcze są zwykle wykonane z żeliwa i pewna ilość rdzy na powierzchni jest normalna. Obszar styku tarczy klocków hamulcowych będzie utrzymywany w czystości dzięki regularnemu użytkowaniu, ale pojazd przechowywany przez dłuższy czas może rozwinąć znaczną rdza w obszarze styku, co może zmniejszyć siłę hamowania na pewien czas, aż zardzewiała warstwa ponownie się zużyje . Rdzewienie może również prowadzić do wypaczenia tarczy, gdy hamulce są ponownie aktywowane po przechowywaniu z powodu różnicowego ogrzewania między nierdzewnymi obszarami pozostawionymi przykrytymi klockami i rdzą wokół większości powierzchni tarczy. Z biegiem czasu na wentylowanych tarczach hamulcowych może dojść do silnej korozji rdzy wewnątrz szczelin wentylacyjnych, co pogarsza wytrzymałość konstrukcji i wymaga wymiany.

Suwmiarka

Zacisk hamulca tarczowego GM (dwutłokowy, pływający) usunięty z mocowania w celu wymiany klocków

Zacisk hamulcowy to zespół, w którym znajdują się klocki hamulcowe i tłoki. Tłoki są zwykle wykonane z tworzywa sztucznego , aluminium lub chromowanej stali .

Suwmiarki są dwojakiego rodzaju, pływające lub stałe. Stały zacisk nie porusza się względem tarczy, przez co jest mniej odporny na niedoskonałości tarczy. Wykorzystuje jedną lub więcej par przeciwstawnych tłoków do zaciskania z każdej strony tarczy i jest bardziej złożony i droższy niż zacisk pływający.

Suwmiarka pływająca (zwana również „suwmiarką”) porusza się względem tarczy, wzdłuż linii równoległej do osi obrotu tarczy; tłok po jednej stronie tarczy popycha wewnętrzny klocek hamulcowy, aż zetknie się z powierzchnią hamowania, a następnie ciągnie korpus zacisku z zewnętrznym klockiem hamulcowym, tak aby nacisk był wywierany na obie strony tarczy. Konstrukcje z pływającym zaciskiem (pojedynczym tłokiem) są narażone na awarie klejące, spowodowane przez brud lub korozję dostającą się do co najmniej jednego mechanizmu mocującego i zatrzymującego jego normalny ruch. Może to prowadzić do ocierania się klocków hamulcowych o tarczę, gdy hamulec nie jest zaciągnięty lub zahaczany pod kątem. Zakleszczanie się może wynikać z rzadkiego użytkowania pojazdu, uszkodzenia uszczelki lub gumowej osłony ochronnej, co umożliwia przedostawanie się zanieczyszczeń, wysychania smaru w mechanizmie mocującym i późniejszego wnikania wilgoci prowadzącej do korozji lub kombinacji tych czynników. Konsekwencje mogą obejmować zmniejszenie zużycia paliwa, ekstremalne nagrzewanie się tarczy lub nadmierne zużycie klocka. Przyklejony przedni zacisk może również powodować drgania układu kierowniczego.

Innym rodzajem zacisku pływającego jest zacisk wahliwy. Zamiast pary poziomych śrub, które pozwalają zaciskowi wsuwać się i wysuwać prosto w stosunku do karoserii, w wahadłowym zacisku zastosowano pojedynczą, pionową śrubę obrotową umieszczoną gdzieś za osią osi. Kiedy kierowca naciska hamulce, tłok hamulcowy naciska na wewnętrzny tłok i obraca cały zacisk do wewnątrz, patrząc od góry. Ponieważ kąt tłoka wahliwego zacisku zmienia się w stosunku do tarczy, w konstrukcji tej zastosowano klinowe klocki, które są węższe z tyłu na zewnątrz i węższe z przodu wewnątrz.

W rowerowych hamulcach obręczowych stosuje się również różne rodzaje zacisków hamulcowych .

Tłoki i cylindry

Najpopularniejsza konstrukcja zacisku wykorzystuje pojedynczy hydraulicznie uruchamiany tłok w cylindrze, chociaż hamulce o wysokiej wydajności wykorzystują aż dwanaście. Nowoczesne samochody wykorzystują różne obwody hydrauliczne do uruchamiania hamulców na każdym zestawie kół jako środek bezpieczeństwa . Konstrukcja hydrauliczna pomaga również zwielokrotnić siłę hamowania. Liczba tłoków w zacisku jest często określana jako liczba „garnków”, więc jeśli pojazd ma zaciski „sześciotłoczkowe”, oznacza to, że każdy zacisk mieści sześć tłoczków.

Awaria hamulców może wynikać z braku cofania się tłoka, co jest zwykle konsekwencją nieużywania pojazdu podczas długotrwałego przechowywania na zewnątrz w niesprzyjających warunkach. W pojazdach o dużym przebiegu uszczelki tłoków mogą przeciekać, co należy niezwłocznie naprawić.

Klocki hamulcowe

Klocki hamulcowe są zaprojektowane z myślą o dużym tarciu z materiałem klocka osadzonym w tarczy w procesie ścierania przy równomiernym zużyciu. Tarcie można podzielić na dwie części. Są to: adhezyjne i ścierne.

W zależności od właściwości materiału zarówno klocka, jak i tarczy oraz konfiguracji i użytkowania, szybkości zużycia klocka i tarczy będą się znacznie różnić. Właściwości, które determinują zużycie materiału, wiążą się z kompromisem między wydajnością a trwałością.

Klocki hamulcowe zwykle muszą być regularnie wymieniane (w zależności od materiału klocków i stylu jazdy), a niektóre są wyposażone w mechanizm, który ostrzega kierowcę o konieczności wymiany, taki jak cienki kawałek miękkiego metalu, który ociera się o tarczę, gdy klocki są zbyt cienki powodując piszczenie hamulców, miękki metalowy uchwyt osadzony w materiale klocka, który zamyka obwód elektryczny i zapala lampkę ostrzegawczą, gdy klocek hamulcowy staje się cienki, lub czujnik elektroniczny .

Ogólnie rzecz biorąc, pojazdy drogowe mają po dwa klocki hamulcowe na zacisk, a na każdym zacisku wyścigowym montuje się do sześciu klocków o różnych właściwościach ciernych w układzie naprzemiennym, co zapewnia optymalne osiągi.

Wczesne klocki hamulcowe (i okładziny ) zawierały azbest , wytwarzający pył, którego nie należy wdychać. Chociaż nowsze klocki mogą być wykonane z ceramiki, kevlaru i innych tworzyw sztucznych, należy unikać wdychania pyłu hamulcowego niezależnie od materiału.

Częste problemy

Pisk

Czasami po naciśnięciu hamulców pojawia się głośny hałas lub pisk o wysokim tonie. Większość pisku hamulców jest wytwarzana przez wibracje (niestabilność rezonansowa) elementów hamulców, zwłaszcza klocków i tarcz (znane jako wzbudzenie sprzężone z siłą ). Ten rodzaj pisków nie powinien negatywnie wpływać na skuteczność hamowania. Techniki obejmują dodawanie okładzin fazujących do punktów styku między tłoczkami zacisku a klockami, klejenie izolatorów (materiału tłumiącego) do tylnej płyty klocka, podkładek hamulcowych między klockiem a tłoczkami itp. Wszystko powinno być pokryte bardzo wysoką temperaturą, wysoką smar w postaci stałej, który pomaga zredukować piski. Pozwala to częściom metal-metal poruszać się niezależnie od siebie, a tym samym eliminować nagromadzenie energii, które może wytworzyć częstotliwość słyszalną jako pisk, jęk lub warczenie hamulców. Nieodłącznym elementem jest to, że niektóre klocki będą bardziej piszczeć, biorąc pod uwagę rodzaj pada i jego zastosowanie. Klocki, które zazwyczaj wytrzymują bardzo wysokie temperatury przez dłuższy czas, mają tendencję do wytwarzania dużej ilości tarcia, co prowadzi do większego hałasu podczas hamowania.

Zimna pogoda w połączeniu z wysoką wilgotnością wczesnoporanną (rosa) często pogarsza pisk hamulców, chociaż pisk zazwyczaj ustaje, gdy okładzina osiąga normalną temperaturę roboczą. Wpływa to silniej na klocki przeznaczone do stosowania w wyższych temperaturach. Pył na hamulcach może również powodować piski, a komercyjne produkty do czyszczenia hamulców są przeznaczone do usuwania brudu i innych zanieczyszczeń. Klocki bez odpowiedniej ilości materiału przenoszącego mogą również piszczeć, można temu zaradzić poprzez dotarcie lub ponowne dotarcie klocków hamulcowych do tarcz hamulcowych.

Niektóre wskaźniki zużycia okładzin, umieszczone albo jako warstwa półmetaliczna w materiale klocka hamulcowego, albo z zewnętrznym „czujnikiem”, są również zaprojektowane tak, aby piszczały, gdy okładzina wymaga wymiany. Typowy czujnik zewnętrzny zasadniczo różni się od dźwięków opisanych powyżej (gdy hamulce są używane), ponieważ hałas czujnika zużycia zwykle występuje, gdy hamulce nie są używane. Czujnik zużycia może wydawać pisk tylko podczas hamowania, gdy po raz pierwszy zaczyna wskazywać zużycie, ale nadal ma zasadniczo inny dźwięk i wysokość.

Judder lub shimmy

Drganie hamulców jest zwykle odbierane przez kierowcę jako drgania od niewielkich do silnych przenoszone przez podwozie podczas hamowania.

Zjawisko drgania można podzielić na dwie odrębne podgrupy: drgania gorące (lub termiczne ) lub drgania zimne .

Gorące drganie powstaje zwykle w wyniku dłuższego, bardziej umiarkowanego hamowania z dużej prędkości, kiedy pojazd nie zatrzymuje się całkowicie. Zwykle występuje, gdy kierowca zwalnia z prędkości około 120 km/h (74,6 mil/h) do około 60 km/h (37,3 mil/h), co powoduje przenoszenie silnych wibracji na kierowcę. Drgania te są wynikiem nierównomiernego rozkładu temperatury lub gorących punktów . Gorące punkty są klasyfikowane jako skoncentrowane obszary termiczne, które występują naprzemiennie pomiędzy obiema stronami dysku i zniekształcają go w taki sposób, że wokół jego krawędzi powstaje sinusoidalna falistość. Gdy klocki hamulcowe (materiał cierny/okładzina hamulcowa) zetkną się z sinusoidalną powierzchnią podczas hamowania, powstają silne wibracje, które mogą stwarzać niebezpieczne warunki dla osoby prowadzącej pojazd.

Z drugiej strony, drgania na zimno są wynikiem nierównomiernego zużycia tarcz lub zmiany grubości tarczy (DTV). Te różnice w powierzchni tarcz są zwykle wynikiem intensywnego użytkowania pojazdu na drodze. DTV przypisuje się zwykle następującym przyczynom: falistości i chropowatości powierzchni tarczy, niewspółosiowości (bicie), ugięciom sprężystym, zużyciu i przenoszeniu materiału ciernego. Każdy typ można potencjalnie naprawić, zapewniając czystą powierzchnię montażową po obu stronach tarczy hamulcowej między piastą koła a piastą tarczy hamulcowej przed użyciem i zwracając uwagę na odciski po dłuższym użytkowaniu, pozostawiając mocno wciśnięty pedał hamulca po zakończeniu intensywnego użytkowania. Czasami łóżko w procedurze może wyczyścić i zminimalizować DTV i położyć nową, równą warstwę przenoszącą między klockiem a tarczą hamulcową. Nie wyeliminuje jednak gorących punktów ani nadmiernego bicia.

Pył

Po przyłożeniu siły hamowania tarcie ścierne pomiędzy klockiem a tarczą powoduje zużycie zarówno tarczy, jak i klocka. Pył hamulcowy osadzający się na kołach, zaciskach i innych elementach układu hamulcowego składa się głównie z materiału tarcz. Pył hamulcowy może uszkodzić wykończenie większości kół, jeśli nie zostanie zmyty. Ogólnie rzecz biorąc, klocek hamulcowy, który agresywnie ściera więcej materiału z tarcz, taki jak klocki metalowe, wytwarza więcej pyłu hamulcowego. Niektóre klocki o wyższej wydajności do użytku na torze lub do holowania mogą zużywać się znacznie szybciej niż typowe klocki, powodując w ten sposób więcej kurzu z powodu zwiększonego zużycia tarcz hamulcowych i klocków hamulcowych.

Zanikanie hamulca

Zanikanie hamulców to zjawisko zmniejszające skuteczność hamowania. Powoduje to zmniejszenie siły hamowania i czujesz, że hamulce nie są stosowane z siłą, z jaką były używane w momencie ruszania. Dzieje się tak z powodu nagrzewania się klocków hamulcowych. Podgrzane klocki hamulcowe emitują pewną ilość substancji gazowych, które pokrywają obszar między tarczą a klockami hamulcowymi. Gazy te zakłócają kontakt między klockami hamulcowymi a tarczą, a tym samym zmniejszają skuteczność hamowania.

Patenty

  • GB 190226407  Lanchester Frederick William Ulepszenia mechanizmu hamowania pojazdów drogowych z napędem mechanicznym 1903-10-15
  • US 1721370  Boughton Edward Bishop Brake do użytku w pojazdach 16.07.1929
  • GB 365069  Rubury John Meredith Udoskonalenia osprzętu sterującego do urządzeń sterowanych hydraulicznie, a zwłaszcza hamulców do pojazdów 1932-01-06
  • GB 377478  Hall Frederick Harold Ulepszenia w cylindrach kół do hamulców hydraulicznych 1932-07-28
  • USA 1954534  Norton Raymond J. Hamulec 1934-04-10
  • US 1959049  Buus Niels Peter Valdemar Hamulec cierny 15.05.1934
  • US 2028488  Avery William Leicester Hamulec 1936.02.21
  • US 2084216  Poage Robert A. i Poage Marlin Z. Hamulec typu V do pojazdów silnikowych 15.06.1937
  • US 2140752 Hamulec  La Brie1938-12-20
  • DE 695921  Borgwar Carl Friedrich Wilhelm Antriebsvorrichtung mit hydraulischem Gestaenge... 1940-09-06
  • US 2366093  Forbes Joseph A. Hamulec 26.12.1944 r
  • US 2375855  Lambert Homer T. Hamulec wielotarczowy 1945-05-15
  • US 2405219  Lambert Homer T. Hamulec tarczowy 1946-08-06
  • US 2416091 Mechanizm regulacji ciśnienia płynu  Fitch1947-02-12
  • US 2466990  Johnson Wade C, Trishman Harry A, Stratton Edgar H. Hamulec jednotarczowy 1949-04-12
  • US 2485032  Bryant Aparat hamulcowy 1949-10-08
  • US 2535763  Tucker Corp. Hamulec tarczowy sterowany ciśnieniem płynu 1950-12-26
  • US 2544849  Martin Automatyczny regulator hamulca hydraulicznego 1951-03-13
  • US 2591793  Dubois Urządzenie do regulacji drogi powrotnej środków uruchamianych płynem 1952-04-08
  • US 2746575  Kinchin Hamulce tarczowe do pojazdów drogowych i innych 1956-05-22
  • ES 195467Y Sanglas  Freno de disco para motociclos 1975-07-16

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki