Od kilkunastu lat hamulce tarczowe skutecznie wypierają hamulce bębnowe w pojazdach użytkowych. Wszyscy najwięksi producenci samochodów ciężarowych w Europie stosują w produkowanych przez siebie pojazdach niemal w 100 proc. hamulce tarczowe. Hamulce bębnowe pozostają tylko w pojazdach do zastosowań specjalnych. Trochę inaczej sytuacja wygląda w przypadku naczep i przyczep. Co prawda większość sprzedaży w tym segmencie zawiera hamulce tarczowe, to jednak „bębny” skutecznie się bronią i raczej hamulce tarczowe nie osiągną tak druzgocącej przewagi jak w sektorze samochodów ciężarowych. Wynika to głównie z faktu, że klient końcowy kupując naczepę ma prawo wyboru jaki rodzaj hamulców chce mieć w swoim pojeździe.

Takiego wyboru nie ma w przypadku ciężarówki. Poza tym wielu użytkowników preferuje używanie hamulców bębnowych, pomimo wielu wad jakie posiadają. Hamulce bębnowe są proste w konstrukcji i nie są wrażliwe na błędy regulacji hamulców. W przypadku złej regulacji pneumatyki naczepy z hamulcem tarczowym można w skrajnym przypadku uszkodzić drogi zacisk hamulcowy. Przewaga hamulców tarczowych nad bębnowymi to m.in. wyższa skuteczność hamowania, mniejszy fading temperaturowy i prędkościowy oraz dużo mniejsza waga kompletnego hamulca od hamulca bębnowego. Przed materiałem ciernym hamulca tarczowego stawia się inne wymagania niż przed hamulcami bębnowymi. Najbardziej istotne parametry są zebrane w normie ISO 15484. Są to m.in.: rozłożenie międzywarstwy, gęstość, porowatość, pH, ściśliwość na zimno i na gorąco, przewodność cieplna, przyrost grubości pod wpływem temperatury, skuteczność hamowania oraz odporność na zużycie.

Projektowanie materiałów ciernych na przykładzie klocków hamulcowych do pojazdów użytkowych wg ISO 15484.

Plan projektowania składa się z siedmiu etapów, począwszy od koncepcji i zaawansowanego planowania, przez produkcję prototypów, próbną serię produkcyjną, walidację, aż do wdrożenia do seryjnej produkcji. Wśród wielu wymagań, jakie zawiera norma dwa są kluczowe: test performance (skuteczność hamowania) wg ISO 26865 oraz test zużyciowy wg ISO 26866. Oba te testy przeprowadza się na bezwładnościowym stanowisku hamulcowym (dynamometr). Na takim stanowisku montuje się kompletny hamulec. Urządzenie symuluje obciążenie pojazdu za pomocą specjalnych kół bezwładności oraz prędkość pojazdu dzięki silnikowi o wysokiej mocy (ponad 400 kW). Koszt pracy takiego stanowiska to około 100 euro/h. Test performance trwa około 20 godzin. Podczas projektowania nowego materiału ciernego ten test przeprowadza się od 20 do 80 razy dla różnych wersji materiału ciernego. Dla wybranej wersji materiału ciernego należy go przeprowadzić co najmniej 8 razy na kilku etapach projektu. Test zużyciowy trwa około 240 godzin i należy go powtórzyć czterokrotnie.

Oprócz wymagań w normie podczas prac projektowych nad nowym materiałem ciernym przeprowadza się inne badania na stanowisku badawczym: test powstawania rys tarcz hamulcowych, test symulujący jazdę bez obciążenia, test przeciążeniowy, test symulujący jazdę w górach i inne. Po zakończeniu prac stanowiskowych konieczna jest walidacja na pojazdach. Przeprowadza się ją na minimum 10 pojazdach w różnych warunkach eksploatacji z uwzględnieniem warunków zimowych. Dodatkowo często przeprowadza się zjazd z góry Rossfeld w Alpach Bawarskich. Podczas takiego zjazdu temperatura hamulców dochodzi do 950 °C. Opracowany materiał cierny to zdaniem wielu technologów zaledwie 50% sukcesu. Pozostałe 50% to jest proces produkcyjny, park maszynowy oraz zapewnienie jakości. Tylko nowoczesne maszyny, których praca i parametry procesu są monitorowane przez komputery zapewniają wysoką i powtarzalną jakość wyrobów.

Wynika z tego, że tylko firmy innowacyjne inwestujące w nowoczesne maszyny, posiadające własny dział badań i rozwoju z pełnym, nowoczesnym wyposażeniem m.in. w dynamometr, zatrudniające wyspecjalizowaną kadrę inżynierską oraz ponoszące duże nakłady na projekty badawcze są w stanie zaoferować produkty wysokiej, jakości spełniające wymagania klientów.

Tomasz Orłowski – szef Działu Badań i Rozwoju LUMAG Sp. z o.o.