Nieustanny rozwój branży motoryzacyjnej przekłada się na ciągle rosnące wymagania względem układów hamulcowych w pojazdach.
Powody są wielorakie. Z jednej strony pojazdy mają coraz lepsze osiągi i tym samym są coraz szybsze, z drugiej zaś strony - ze względu na rosnącą liczbę podzespołów mających zapewnić bezpieczeństwo i komfort - również coraz cięższe. Skutkuje to tym, że układy hamulcowe muszą wytrzymywać coraz większe obciążenia. Kolejnym aspektem, o którym nie należy zapominać, są dzisiejsze nowoczesne układy jezdne. Wprawdzie zapewniają one wyższy komfort i dynamikę jazdy, jednakże przekłada się to na znacznie bardziej restrykcyjne tolerancje dla poszczególnych podzespołów.
W przeszłości w pojazdach z wahaczami trójkątnymi przedniej osi tolerancja bicia tarczy wynosił około 100 μm (0,10 mm), natomiast dziś w pojazdach z zawieszeniem wielowahaczowym to mniej niż połowa tej wartości.
Oprócz standardowego zużycia tarczy hamulcowej mogą wystąpić następujące nieprawidłowości:
- bicie przy hamowaniu (drżenie) – bicie przy rozgrzanych hamulcach, bicie przy zimnych hamulcach, odchylenia grubości
- bicie z powodu plam z przegania
- hałas
- spadek skuteczności hamowania
- pęknięcia tarcz hamulcowych
- rowki na tarczach hamulcowych
W niniejszym artykule pragniemy szerzej zająć się tematem bicia przy hamowaniu.
Niektóre z pojazdów z powodu dużego obciążenia układu hamulcowego mają tendencję do tak zwanego bicia hamulców, nazywanego również "drżeniem".
Ten objaw może mieć kilka przyczyn. Dlatego w celu zlokalizowania i długotrwałego usunięcia usterki wymagane jest dokładne sprawdzenie zarówno układu hamulcowego, jak i całego pojazdu.
Powszechnym mitem jest, że tarcza hamulcowa powinna lekko bić, aby okładziny po hamowaniu mogły odczepić się z powrotem od tarczy. Nie jest to prawdą.
W celu zapobieżenia nierównomiernemu rozłożeniu mas przy dużych prędkościach obrotowych i tym samym dodatkowemu obciążeniu pojazdu, wszystkie produkowane przez TRW tarcze hamulcowe są kalibrowane i wyrównoważane.
„Biciem“ nazywane są drgania kierownicy, które występują podczas hamowania i którym towarzyszy z reguły buczenie. Objawy te dzieli się ze względu na ich przyczynę na bicie przy rozgrzanych hamulcach, które powstaje podczas hamowania z dużych prędkości oraz na bicie przy zimnych hamulcach, które występuje przy każdej prędkości.
Wskazówki
Tarcza hamulcowa z warstwą materiału przeniesionego na tarczę
"Bicie przy rozgrzanych hamulcach" można opisać w następujący sposób:
- Odgłos buczenia o częstotliwości w zakresie od 100 do 250 Hz. Buczenie podczas hamowania może przybierać różną intensywność, nie ma to jednakże wpływu na skuteczność hamowania.
- Występują wibracje na kierownicy oraz pulsowanie pedału hamulca.
Intensywność bicia podczas hamowania zależy od działającej w danym momencie siły hamowania (siły pedału). Bicie przy rozgrzanych hamulcach można z reguły rozpoznać po plamach rozmieszczonych pierścieniowo na powierzchniach ciernych tarcz hamulcowych. W wyniku miejscowego przegrzania podczas hamowania następuje przeniesienie materiału ciernego z klocka hamulcowego na tarczę hamulcową i/lub powstaje trwała zmiana w strukturze materiału tarczy hamulcowej. Przeniesiony materiał zostaje zazwyczaj usunięty poprzez hamowanie w normalnym zakresie obciążeń. Występująca miejscowo zmiana struktury nazywana również martenzytem, jest twardsza niż pierwotna struktura i można ją usunąć poprzez szlifowanie. Należy zwrócić przy tym uwagę, by stwardniała struktura została całkowicie usunięta, ale nie został przekroczony minimalny wymiar tarczy hamulcowej. Dlatego w celu zapobieżenia możliwym ryzykom zaleca się wymianę tarczy.
Tarcza hamulcowa ze śladami przegrzania (hotspots)
Powodów bicia może być kilka jednocześnie, dlatego nie jest łatwo określić jednoznacznie przyczynę. Przyczyny należy szukać krok po kroku:
- W pierwszej kolejności należy ustalić, czy drgania pochodzą z przedniej czy z tylnej osi.
- Następnie należy sprawdzić elementy układu hamulcowego, poczynając od pedału hamulca, przez wzmacniacz siły hamowania, pompę hamulcową, przewody hamulcowe, węże hamulcowe a na hamulcach koła kończąc. W przypadku konieczności wymiany któregoś z elementów, ze względów bezpieczeństwa (nierówna siła hamowania) należy wymienić okładziny, tarcze, bębny i szczęki hamulcowe danej osi. Ponadto należy sprawdzić również wyważenie kół, bicie boczne, bicie promieniowe oraz stan bieżnika.
- Na zakończenie należy sprawdzić jeszcze ustawienie osi, zawieszenie kół, elementy układu kierowniczego oraz łożyska kół i w razie potrzeby wyregulować lub naprawić.
Usterka zawieszenie koła
"Bicie przy zimnych hamulcach" objawia się podczas normalnego hamowania pulsowaniem pedału hamulca, wahaniami momentu obrotowego kierownicy i/lub w postaci wibracji i drgań elementów osi i nadwozia.
Odmiennym objawem w porównaniu do "bicia przy rozgrzanych hamulcach" jest buczenie w znacznie niższym zakresie częstotliwości (około 5 do 50 Hz) oraz występowanie bicia niezależnie od temperatury przy niemalże każdym hamowaniu.
W zależności od prędkości odgłosy mogą być cichsze lub intensywniejsze.
Główną przyczyną bicia przy zimnych hamulcach jest różnica grubości tarcz (por. XZS107). Oczywiście podobnie jak w przypadku "bicia przy rozgrzanych hamulcach" efekt ten potęgują uszkodzone łożyska i niewyważone koła.
Przyczyny różnych grubości
Spowodowany montażem niedokładny ruch obrotowy (bicie) powoduje podczas jazdy, że przy każdym obrocie koła dochodzi do punktowego zetknięcia się okładziny i tarczy również przy niewciśniętym pedale hamulca. Pomimo, że występujące tu siły są stosunku niewielkie, w danym miejscu dochodzi do zużycia materiału tarczy (powstania różnicy grubości), co po pewnym czasie objawia się biciem podczas hamowania.
Tarcza hamulcowa z różnicą grubości 1 Okładzina hamulcowa 2 Tarcza hamulcowa 3 Zużycie / Różnica grubości
Czynniki powstawania różnicy grubości
Różnice grubości mogą powstawać podczas jazdy poprzez "wypłukiwanie" spowodowane niewielkim dociskiem klocków hamulcowych. Winowajcami są często ciasno pracujące okładziny lub tłoczki.
Kolejną możliwą przyczyną jest nieprawidłowy montaż (zanieczyszczenia, korozja, zbyt duży moment obrotowy wkrętarki, itp.), warunki eksploatacji, sposób jazdy kierowcy oraz warunki drogowe.
Różnice w grubości objawiające się biciem mogą powstać również w wyniku długiej jazdy po autostradzie i łagodnego hamowania. W większości przypadków można je usunąć poprzez wykonanie kilku mocniejszych hamowań.
Dla kierowcy jest to odczuwalne w postaci pulsującego pedału hamulca niezależnie od nagrzania tarcz (bicie przy zimnych hamulcach).
Skutki różnicy grubości w zależności od danego typu pojazdu mogą być bardzo różne i zależą od opisanych czynników przenoszenia sił oraz zdolności do tłumienia elementów osi, układu kierowniczego i podwozia.
Pomiar tarczy hamulcowej
Kontrola bicia bocznego tarcz hamulcowych odbywa się w stanie zamontowanym i wykonuje się ją przy użyciu czujnika pomiarowego (o dokładności pomiarowej min. 0,01 mm) ok. 10 - 15 mm poniżej zewnętrznego promienia tarczy.
Wartość, zmierzona podczas kilku obrotów koła nie powinna przekraczać 50 μm (0,05 mm) a w przypadku starszych pojazdów 100 μm (0,10 mm).
Zadowalający wynik można osiągnąć ustawiając tarczę hamulcową na piaście zgodnie z otworami mocującymi tak, by uzyskać jak najmniejszą wartość. W razie konieczności optymalizacji należy dokonać poprzez wymianę/kombinację podzespołów (piasta, tarcza hamulcowa, łożysko).
Pomiar piasty koła
Ponadto wymagane jest zachowanie szczególnej staranności w odniesieniu do czystości i stanu powierzchni przylegania i pasowań (por. XZS103). Jak już wspomniano wyżej, również piasta może być powodem zbyt mocnego bicia tarczy i dlatego należy wykonać pomiary dokładności ruchu obrotowego. Za punkt odniesienia można przyjąć wartość maksymalną 30 μm (0,03 mm), która odnosi się do zewnętrznego promienia. W przypadku większych odchyleń konieczna jest kontrola a w razie potrzeby wymiana piasty i łożyska koła.
Pomiar różnicy grubości tarczy hamulcowej
Precyzyjny pomiar różnic grubości pierścienia ciernego tarczy hamulcowej można przeprowadzić wyłącznie podczas produkcji przy użyciu specjalnych urządzeń. Pomiar z dostateczną dokładnością można jednakże wykonać również w warsztacie za pomocą precyzyjnej śruby mikrometrycznej o dokładności pomiarowej +/- 0,001 mm. Pomiar należy przeprowadzić w ośmiu miejscach na obwodzie z zachowaniem odstępu ok. 10 mm od zewnętrznego promienia ciernego. W zależności od typu pojazdu już rozbieżności grubości rzędu 12 - 15 μm (0,012 - 0,015 mm) mogą objawiać się biciem przy hamowaniu. Dlatego nie wolno przekraczać tych wartości. Sposób obliczania różnicy grubości przedstawiono w instrukcji serwisowej XZS107.
Piasta bez widocznego prześwitu
Odkształcone i zanieczyszczone piasty kół powodują:
- Odkształcenie tarcz hamulcowych
- Bicie przy hamowaniu
- Jednostronne obciążenie tarcz hamulcowych
- Nierównomierny rozkład temperatury
- Szybsze zużycie przegubów kulowych i łożysk kół
- Niebezpieczeństwo odkręcenia się śrub koła (por. XZS103)
Piasta z widocznym prześwitem
Kolejnym etapem kontroli jest sprawdzenie powierzchni przylegania piasty koła.
Zbyt dużo smaru na piaście koła
Przy użyciu liniału krawędziowego można w szybki i prosty sposób sprawdzić powierzchnię przylegania piasty koła. Jeżeli występuje prześwit, wymagana jest niezwłoczna wymiana piasty koła. Brak przeciwwskazań do montażu tarczy hamulcowej występuje wyłącznie, gdy piasta koła ma płaską powierzchnię.
Zalecamy również przeprowadzenie czynności kontrolnych przedstawionych w punkcie "Bicie przy rozgrzanych hamulcach". Zalicza się do nich sprawdzenie stanu tarczy hamulcowej, łożyska koła, zawieszenia koła, elementów układu kierowniczego oraz ustawienia przedniej osi. Powyższe punkty pokazują wyraźnie, że nie jest łatwo ustalić przyczyny zbyt dużego błędu ruchu obrotowego i tym samym powód powstawania różnicy grubości. Przeważnie w pojazdach trafiających do serwisu wymienia się jedynie tarcze i okładziny hamulcowe, pomimo że pomiar podzespołów i w razie potrzeby ich wymiana, mogłyby w znacznym stopniu ograniczyć lub usunąć przyczynę usterki.
Warto wiedzieć
Gama produktów ZF Aftermarket
Odkryj pełną ofertę hamulców w naszym katalogu produktów.
