Jak działają hamulce tarczowe w samochodzie ?

19. 12. 2018

Trochę historii - wynalezienie hamulców tarczowych

Choć samo wynalezienie hamulców tarczowych datowane jest na 1902 rok, myli się ten, kto myśli, że konstruktorzy samochodów zaczęli natychmiast masowo stosować je w produkowanych przez siebie pojazdach. Biorąc pod uwagę prędkości osiągane przez auta z początku XX wieku oraz ówczesne natężenie ruchu na drogach, nikt zbytnio nie zawracał sobie głowy zapewnieniem optymalnych parametrów, jeśli chodzi o komfort i bezpieczeństwo hamowania. W tamtych czasach liczyła się przede wszystkim prędkość, zaś prowizoryczne układy hamulcowe do złudzenia przypominały te stosowane dziś w rowerach miejskich czy turystycznych.

Od momentu opatentowania technologii hamulców tarczowych do czasu ich pierwszego seryjnego montażu – w modelu DS marki Citroen – minęło ponad pół wieku. Zaprezentowany w 1955 roku citroen DS stał się prekursorem samochodów wyposażonych w hamulce tarczowe. Nowa-stara technologia zaczęła być wykorzystywana na masową skalę, czego efektem było pojawienie się na rynku mercedesa 300SE, będącego pierwszym samochodem wyposażonym w tarcze hamulcowe zarówno na przedniej, jak i tylnej osi. To, co na przełomie lat 50. i 60. ubiegłego stulecia było nowatorskim rozwiązaniem, dziś jest standardem, który nikogo nie dziwi, ponieważ hamulce tarczowe montuje się w znaczącej większości samochodów osobowych poruszających się po drogach całego świata.

Typ samochodu, a rodzaj tarczy

Jak sama nazwa wskazuje, tarcza hamulcowa stanowi centralny element układu hamowania w przypadku aut z hamulcami tarczowymi. Jest ona na stałe zespolona z piastą koła, jednak w zależności od rodzaju pojazdu, jej konstrukcja może się różnić. I tak w samochodach lekkich, które nie rozwijają zawrotnych prędkości, stosuje się najczęściej tarcze lite, wykonywane z metalu. Z kolei sportowe tarcze hamulcowe montowane są głównie w samochodach wyczynowych, a ich charakterystycznym elementem są wiercenia lub nacięcia dla skuteczniejszego chłodzenia, niezbędnego w przypadku zwiększonych obciążeń. Coraz szersza jest również oferta producentów dostarczających do sklepów z częściami tarcze wentylowane czy wykonywane z ceramiki.

Hamulce tarczowe – zasada działania

Zasada działania hamulców tarczowych w samochodzie jest mało skomplikowana, czego najlepszym dowodem jest fakt, że da się ją skrótowo przedstawić w kilku zdaniach. W momencie naciskania na pedał hamulca wytwarzane jest ciśnienie cieczy (w tym przypadku płynu hamulcowego) w przewodach hamulcowych. Równomierny nacisk cieczy na cylinderki hamulcowe oraz tłoczki powoduje wytworzenie siły hamowania, w wyniku której okładziny cierne klocków hamulcowych zostają dociśnięte do zespolonej z kołem tarczy hamulcowej. To z kolei prowadzi do wytracania prędkości, aż do całkowitego zatrzymania się kół samochodu.

Zalety i wady hamulców tarczowych

Choć układ hamowania oparty o hamulce tarczowe nie jest pozbawiony wad, na uwagę zasługuje fakt, że przez ponad 100 lat rozwoju przemysłu motoryzacyjnego żadna firma nie opracowała bardziej wydajnego rozwiązania, mimo nieporównywalnie większego poziomu wiedzy oraz gigantycznych nakładów na bezpieczeństwo produkowanych samochodów. Do najważniejszych zalet hamulców tarczowych zaliczyć można m.in.:

lekkość i bardzo dużą wydajność tarcz hamulcowych, w porównaniu np. z hamulcami bębnowymi,
stosunkowo niską podatność na usterki,
odporność na zabrudzenia – w wyniku działania siły odśrodkowej, brud i nieczystości odpadają od tarczy hamulcowej,
łatwy i stosunkowo niedrogi serwis,
mniejszą podatność na uszkodzenia,
dużą wytrzymałość, także przy intensywnej eksploatacji,
szeroki wybór oryginalnych części oraz zamienników w sklepach stacjonarnych i internetowych.

Mimo swojej globalnej popularności, hamulce tarczowe nie są technologią całkowicie pozbawioną słabych stron. Przede wszystkim warto zwrócić uwagę na konieczność wytworzenia sporej siły do ich uruchomienia, a także na niską wydajność wielu zamienników – zwłaszcza tych najtańszych.

Rola tłoczków hamulcowych w układzie hamowania

Ważną rolę w układzie hamowania z wykorzystaniem tarczy pełnią tłoczki hamulcowe umiejscowione w cylinderkach. Ich podstawowym zadaniem jest przeniesienie nacisku wywieranego przez płyn hamulcowy na klocki w celu przywierania tych ostatnich do powierzchni tarczy. Jednocześnie tłoczek hamulcowy odpowiada za zachowanie właściwej szczelności cieczy w cylindrze, a także za odpowiedni luz między klockiem a tarczą.

Tarcze i klocki hamulcowe – wszystko, co musisz wiedzieć

W trakcie hamowania pojazdu klocki hamulcowe przywierają do tarczy powierzchnią okładziny ciernej. Towarzyszy temu gwałtowny wzrost temperatury, gdyż energia kinetyczna zamieniana jest na ciepło. Tworzywa, z których wykonuje się klocki hamulcowe muszą więc charakteryzować się ponadprzeciętną odpornością termiczną, aby znieść temperaturę sięgającą nawet 1000ºC. Bardzo ważną cechą klocków hamulcowych jest również ich twardość. Współczesne osiągi samochodów wymagają zastosowania trwałych i odpornych na odkształcenia materiałów. Właśnie dlatego w wielu sklepach z częściami – obok klasycznych klocków stanowiących mieszankę grafitu, brązu, tlenków żelaza i tworzyw sztucznych, znajdziemy również ceramiczne klocki hamulcowe, podobne do tych, które montuje się w samochodach sportowych.

Dobór odpowiednich klocków hamulcowych ma niewątpliwy wpływ na skuteczne działanie całego układu hamowania. Z tego powodu rekomenduje się stosowanie markowych klocków lub zamienników najwyższej jakości, pochodzących od renomowanych firm. Na wymianę klocków hamulcowych warto zdecydować się w momencie pierwszych objawów ich zużycia. Najczęściej zjawisku temu towarzyszy charakterystyczny pisk w trakcie hamowania.

Dostępne na rynku tarcze samochodowe w większości wyposażone są w specjalne wskaźniki zużycia, zwykle mające formę rowków lub wgłębień na obudowie. Wymiana tarczy na nową powinna nastąpić w momencie, w którym klocek w trakcie hamowania dociera do oznakowanego miejsca.

Najczęstsze usterki układu hamulcowego

Choć hamulce tarczowe charakteryzują się stosunkowo prostą konstrukcją i niską awaryjnością, nie oznacza to, że układ hamowania jest wolny od usterek. Murszejące lub rdzewiejące przewody hamulcowe, zwłaszcza w starszych samochodach, awarie pompy, ścierające się klocki czy wycieki płynu, to najczęstsze usterki, z którymi borykają się kierowcy. Coraz mocniejsze i szybsze samochody czy wyraźna poprawa stanu dróg to tylko niektóre powody, dla których chętniej dociskamy pedał gazu. Mając to na uwadze, warto regularnie kontrolować sprawność układu hamowania w swoim samochodzie, by zminimalizować ryzyko wypadku na drodze.