Fot. Lumag

Wymagania dyktowane potrzebami bezpieczeństwa i komfortu jazdy mają duży wpływ na budowę współczesnych układów hamulcowych. Hamulce odgrywają dominującą rolę w zakresie bezpieczeństwa, ale w pewnym stopniu wpływają też na ocenę komfortu prowadzenia pojazdu.

Z pojęciem bezpieczeństwa łączy się bezpośrednio pojęcia skuteczności, niezawodności, stateczności i trwałości układu hamulcowego. Z drugiej strony oceniamy komfort prowadzenia: wygodę uruchamiania hamulców, progresywność ich działania, a także cichą pracę. Dobór odpowiednich własności i parametrów wymaga kompromisu. Trudno o hamulce piekielnie sprawne, absolutnie ciche i jeszcze niedrogie.

Gdy hamujemy pojazdem, następuje przemiana energii kinetycznej na inne rodzaje energii. Podczas tarcia energia kinetyczna zamienia się głównie na energię cieplną, powodującą nagrzewanie trących się ciał, a także m.in. na energię powodującą wymuszenie drgań samowzbudnych, wywołujących zjawiska wibroakustyczne.

Dźwięki i drgania emitowane przez układ hamulcowy zawierają się w szerokim paśmie częstotliwości: od infradźwięków poniżej percepcji ludzkiego ucha, aż po ultradźwięki. Ponadto odgłosy emitowane przez układ hamulcowy mogą wystąpić w szerokim zakresie warunków pracy auta – od jazdy poniżej 1 km/h aż do dużych prędkości na autostradach. Niektóre dźwięki i drgania w układzie hamulcowym wystąpią tylko wtedy, gdy pewne warunki zostaną spełnione jednocześnie: określona temperatura, wilgotność, prędkość i opóźnienie hamowania.

Najczęściej przytaczany podział zdarzeń wibroakustycznych pochodzących od układu hamulcowego

Oprócz konstrukcji hamulca i stanu tarczy hamulcowej częstym źródłem pisków są klocki hamulcowe. Na komfortowe zachowanie hamulca duży wpływ ma zmiana niektórych własności materiału ciernego. Dobre efekty może też przynieść fazowanie krawędzi materiału.

Warto też zapobiegać rozchodzeniu się drgań między poszczególnymi elementami składowymi układu hamulcowego i przenoszeniu tych drgań na elementy mocujące i zawieszenie pojazdu. Modyfikacje mogą polegać albo na usztywnieniu elementów bezpośrednio się stykających, albo na zwiększeniu ich tłumienia. Producenci materiałów ciernych produkują więc klocki, na których tylnej części mocowany jest dodatkowy element tłumiący drgania o strukturze wielowarstwowej, tzw. shim.

Praktyczne badania zdarzeń wibroakustycznych, pochodzących od układu hamulcowego, są chętnie prowadzone w rejonie miejscowości Mojacar na południu Hiszpanii. Jedna pętla testowa liczy około 125 km. Trasa obejmuje zarówno drogi szybkiego ruchu, z ograniczoną ilością hamowań, jak i obszary śródmiejskie, zawierające liczne skrzyżowania i progi zwalniające w okolicach przejść dla pieszych, gdzie cykle zahamowań są bardzo liczne i powtarzane w niewielkich odstępach czasu. Na trasie zmienia się też klimat: od pustynnego i suchego, do nadmorskiego ze zmienną temperaturą i wilgotnością. Tak różnorodne warunki otoczenia umożliwiają skuteczne ujawnianie nieprawidłowości w pracy układu hamulcowego.

Pętla przechodząca przez Mojacar w południowo-wschodniej Hiszpanii to ulubiona trasa europejskich producentów układów hamulcowych

O trasie wokół Mojacar mówi się, że jest to najgorszy przypadek warunków korzystnych do generowania dźwięków. Z tego powodu testy przeprowadza tam wielu producentów pojazdów, hamulców i części hamulcowych. Liczne badania w trudnych warunkach drogowych typu Mojacar mają na celu optymalizację konstrukcyjną, indywidualny dobór nakładek antypiskowych, kształtu skosów, parametrów procesu produkcyjnego oraz składu materiału ciernego.

Tweet

Maciej Roguszka
Specjalista ds. badań, Lumag