jakie klocki hamulcowe?

kilka przydatnych informacji o hamiwaniu klockach itd.

HAMULCE

„Najpierw naucz się hamować... potem jeździć”

„Właściwa ocena dystansu hamowania i zdolność do maksymalnego wykorzystania hamulców są zdolnościami koniecznymi do bezpiecznego poruszania się po drogach.”

„Nieumiejętne hamowanie jest częstą przyczyną wypadków”

   Osiągi motocykla sportowego dotyczą 3 przeciążeń – podczas przyśpieszania, w zakręcie i podczas hamowania. Poprawa któregokolwiek z tych aspektów automatycznie wymusza konieczność zmiany w pozostałych dwóch aby w pełni móc wykorzystać tą zmianę.
Cóż nam po mocnym silniku i doskonałym przyśpieszeniu skoro na hamowaniu do pierwszego zakrętu zostaniemy „objechani” przez innego zawodnika /kierowcę/.

Od układu hamulcowego oczekujemy spełnienia określonych wymagań:
Musi dysponować odpowiednią siłą aby w pełni móc wykorzystać przyczepność opony.
Musi być odporny na „fading” – słabnięcie siły hamowania pod wpływem temperatury /czyli hamowanie z dużych prędkości/. Fading spowodowany jest wzrostem temperatury, która powoduje zwiększanie wydzielania gazów z rozgrzanego materiału ciernego tworząc „poduszkę powietrzną” po której klocek „płynie”, a także przyśpieszone zużycie materiału ciernego wytwarzające pył, który ogranicza skuteczność tarcia.
Musi działać linearnie – proporcjonalnie ze wzrostem użytej przez nas siły powinniśmy uzyskać odpowiednie zwiększanie skuteczności hamowania.

Fabryczny układ hamulcowy jest kompromisem pomiędzy kosztem produkcji, efektywnością a masą własną. W ciągu ostatnich 10 lat postęp w dziedzinie hamulców był tak znaczący iż wiele obecnie montowanych seryjnie układów hamulcowych ma zadowalające parametry. Jeżeli jednak nie spełnia on naszych wymagań możemy pokusić się o następujące modyfikacje:
1.Wymiana klocków hamulcowych na lepsze /półmetaliczne lub metaliczne/. Wymiana przewodów hamulcowych z gumowych na przewody w oplocie stalowym. Przy nie zmienionych głównych parametrach układu zwiększamy siłę hamowania i wyczucie hamulca. Niektóre z klocków hamulcowych wymagają dotarcia - w takich przypadkach należy postępować zgodnie z informacjami podanymi przez producenta.
2.Wymiana tarcz hamulcowych. Do dyspozycji mamy całą gamę tarcz oferowanych przez różnych producentów. Niektórzy z producentów uprzedzają przed gwałtownym docieraniem tarcz /np. na torze/ aby uniknąć ewentualności ich deformacji cieplnej.
3.Wyścigowy układ hamulcowy zawierający pompę zaciski i tarcze hamulcowe.

Tarcze hamulcowe

   Lata temu motocykle wyposażone były w ciężkie, grube tarcze hamulcowe na stałe przykręcone do piasty koła. Zaciski hamulcowe były jedno lub dwutłoczkowe /dwa tłoczki naprzeciwko siebie/. W tamtych czasach rozwiązania te były wystarczające ponieważ ówczesne opony po prostu nie mogły przenieść większych obciążeń. Pojawienie się bardziej przyczepnych opon typu „slick” w 1974 roku spowodowało konieczność poprawy jakości hamulców. Eksperymentowano nad pokrywaniem tarcz powłoką aluminiową w celu zwiększenia tarcia lecz okazało się, że wzrost wydajności powodował temperatury wywołujące odwarstwianie się tej powłoki.
W miarę upływu lat zmniejszano grubość tarcz hamulcowych /pierwotnym standardem była grubość 7mm/, a w celu redukcji masy wprowadzono ich nawiercanie.

   Hamowanie z dużej prędkości powoduje powstanie wysokiej temperatury, która gwałtownie nagrzewa tarcze hamulcowe. Wzrost temperatury tarcz nie jest równomierny – jej krawędź o większej średnicy nagrzewa się do większej temperatury /przez większą prędkość kątową/ niż krawędź o średnicy mniejszej – w ekstremalnych przypadkach powodując deformację cieplną zwaną „stożkowaniem”. To niekorzystne dla konwencjonalnych hamulców zjawisko może być zredukowane przez zwiększenie masy /grubości/ tarcz lecz wzrost masy wirującej wpływa niekorzystnie na przyśpieszenie, a większy efekt żyroskopowy spowalnia sterowność motocykla. Większa masa nieresorowana również niekorzystnie wpływa na przyczepność koła. Akcesoryjne tarcze z żeliwa mocowane na piastach aluminiowych są idealnym kompromisem rozwiązującym ten problem. Imitujące to rozwiązanie wyposażenie seryjne naszych motocykli jednak nie dorównuje im parametrami – czego dowodem jest np. wymiana tarcz i klocków w Mistrzostwach Świata Supersport praktycznie co wyścig. Oryginalne wyposażenie po prostu nie może znieść takiego katowania przez dłuższy czas.
Seryjne tarcze hamulcowe wykonane są ze stopu stali nierdzewnej, a ich odporność na warunki atmosferyczne jest głównym powodem ich stosowania. Żeliwo ma znacznie większy współczynnik tarcia /o około 25%/, a tym samym oferuje dużo większe możliwości spowalniania pojazdów. Wcześniejsze, sporadycznie spotykane problemy z powstawaniem „gorących punktów” – współcześnie zostały całkowicie wyeliminowane przez zastosowanie lepszych materiałów, a odporność na rdzewienie przez nawęglanie /PFM/ lub aluminiowanie /Beringer/.

Pod koniec lat 80-tych postęp w dziedzinie opon wyścigowych spowodował szereg problemów z hamulcami w motocyklach Grand Prix. Coraz częściej występujące przegrzewanie się tarcz i klocków wymusiło konieczność zastosowania nowego rozwiązania jako, że nikt nie chciał spowalniać motocykli większymi średnicami tarcz hamulcowych. W rezultacie powstały ultralekkie hamulce węglowe. Powstają one przez namaczanie ukształtowanych z włókien węglowych tarcz w substancji wiążącej, bogatej w węgiel np. w smole. A następnie wielokrotnie wygrzewane w komorze beztlenowej aż do odparowania wszelkich substancji poza węglem.
Tarcze z włókien węglowych wykazują się idealnymi parametrami w temperaturach, w których stal czy żeliwo już się świecą ale ich konieczną do zaakceptowania wadą jest konieczność zagrzania aby uzyskać odpowiednią skuteczność. Kierowcy GP podczas okrążenia rozgrzewkowego rozgrzewają także hamulce używając ich dużo częściej niż to jest konieczne jednocześnie bardzo uważając na gwałtowny wzrost ich skuteczności. Materiałem współpracującego z taką tarczą klocka jest również spiek węglowy.

Wymieniając tarcze należy pamiętać o sprawdzeniu czy po montażu koła znajdują się one centralnie po środku zacisków – jest to krytyczny warunek dla właściwego hamowania, a tym samym dla naszego bezpieczeństwa.

Zaciski hamulcowe
   W miarę wzrostu zapotrzebowania na coraz bardziej wydajne układy hamulcowe zwiększano średnicę tłoczków w zaciskach aby zwiększyć ich siłę nacisku. Średnice dochodzące nawet do 50mm /zacisków 2 tłoczkowych – przeciwbieżnych/ powodowały konieczność zastosowania klocków i tarcz o dużej powierzchni co w efekcie spowodowało wzrost przypadków deformacji cieplnej na skutek dużych różnic temperatur pomiędzy krawędzią zewnętrzną a wewnętrzną tarczy – problemie o którym pisałem powyżej.
Pierwszym rozwiązaniem tego problemu było wyprodukowanie w 1982 roku przez Brembo czterotłoczkowych zacisków hamulcowych. Dzięki temu tarcze mogły mieć mniejszą powierzchnię mimo takiej samej lub nawet większej powierzchni klocków hamulcowych. Wkrótce także inne firmy zaczęły produkować zaciski czterotłoczkowe i rozwijać ten pomysł wypuszczając na rynek zaciski sześciotłoczkowe i tarcze o jeszcze mniejszej powierzchni. Wkrótce sport zweryfikował także i to rozwiązanie powodując w ekstremalnych warunkach deformację cieplną płytki metalowej klocka hamulcowego /z tych samych powodów co tarczy/ i spadek skuteczności hamowania. Powodem podatności na przegrzanie podstawy klocka jest sposób jej produkcji. Standardowo jest ona sztancowana z blachy stalowej – a powstałe na wskutek sztancowania naprężenia uwalniają się w wysokiej temperaturze. W efekcie otrzymujemy słabnący, gąbczasty w miarę okrążeń hamulec, który najpierw musi wyprostować zdeformowany klocek, a potem wywołać odpowiednie tarcie. Rozwiązania typu: cięcie płynem lub frezowanie z kawałka metalu wyeliminowały się same przez znaczny wzrost kosztu produkcji klocka. Na placu boju pozostało rozwiązanie najprostsze czyli oddzielne klocki na każdy tłoczek.

Klocki hamulcowe
   Materiałem ciernym pierwotnie /i do dziś/ stosowanym w klockach hamulcowych była mieszanina materiałów organicznych. Połączenie różnorakich materiałów żywicznych z włóknami azbestowymi /obecnie kevlarowymi/ z odrobiną sproszkowanego metalu. Tego typu klocki słabo sprawują się w deszczu, a także są bardzo podatne na fading. Wymagają także docierania zabezpieczającego je przed zeszkleniem. Polepszając właściwości klocków zaczęto stosować materiały ceramiczne i spieki metaliczne. Dzięki nim gwałtownie poprawiły się opóźnienia hamulców lecz w klockach metalicznych musiano zastosować izolację /lub odpowiednią wentylację/ między klockiem a tłoczkiem z powodu dużej przewodności cieplnej tego typu klocków. Spieki metaliczne w odróżnieniu od materiałów organicznych dobrze sprawują się w wyższych temperaturach, a ich skuteczność wraz ze wzrostem temperatury nie maleje, podobnie jak w deszczu.

Pompy hamulcowe
   Akcesoryjne pompy hamulcowe charakteryzują się zwiększoną wydajnością w stosunku do pomp oryginalnych. Zwarta konstrukcja aluminiowa pozwala na zredukowanie masy nawet do 270 gram, a droższe modele wykonane są w technologii frezowania z jednego /walcowanego/ kawałka metalu. W odróżnieniu od konstrukcji wykonanych jako odlew – gdzie obrabiana jest tylko powierzchnia cylindra – pompy frezowane charakteryzują się większą sztywnością i wytrzymałością konstrukcji. Dźwignie tych pomp najczęściej są nacięte w okolicy 1/3 od końca w celu zminimalizowania strat przy przewrotce i możliwości kontynuowania jazdy jedynie bez końcówki dźwigni. Zwiększenie wydajności pomp uzyskuje się przez zwiększenie średnicy tłoczyska przy jednoczesnej zmianie przełożenia a ich precyzja uzyskiwana jest dzięki konstrukcji radialnej /tłok pompy ułożony jest poprzecznie w stosunku do dźwigni/ - zapewnia to minimalną różnicę ciśnienia w układzie porównując to samo położenie dźwigni podczas naciskania do puszczania hamulca. W standardowej konstrukcji błąd ten może nawet przekraczać 50% podczas gdy w konstrukcji radialnej mieści się on w 10%. Dokładność wykonania, minimalizacja luzów, precyzyjne ułożyskowanie z wielostopniową regulacją wysokości dźwigni /gdzie można podpiąć regulator dzięki któremu można jej położenie zmieniać kciukiem lewej ręki podczas jazdy/, a także w niektórych modelach regulacja skoku tłoczyska to jest ten wypas dzięki któremu możemy i potrafimy „przehamować” nie jednego zawodnika.

Płyny hamulcowe

   Płyny hamulcowe DOT 3 i 4 oparte są na polipropylenoglikol u, który jako pochodna alkoholu jest higroskopijny /chłonie wilgoć z otoczenia/. Wraz ze wzrostem zawartości wody w płynie hamulcowym gwałtownie spada jego temperatura wrzenia, a efekt nagłego zapowietrzenia hamulców można łatwo sobie wyobrazić. Przed taką wizją wydaje się nas chronić DOT 5, który dzięki silikonowej bazie nie chłonie wilgoci, a na dodatek nie ma negatywnego wpływu na powłoki lakiernicze. Niestety ten cudowny produkt w wielu przypadkach powodował powolne odbijanie dźwigni hamulca i w wielu układach mimo dokładnego odpowietrzenia wydaje się „miękki”. Jeżeli zależy nam na osiągach powinniśmy wybrać coś co daje efekt, a nie myśleć na oszczędzeniu paru złotych na nieco częstszej wymianie. DOT 5.1 – czyli płyn hamulcowy spełniający normy DOT 5 ale oparty na polipropylenoglikol u wydaje się bardzo dobrym wyborem /punkt wrzenia powyżej 260 stopni/ , a jeszcze lepszym są racingowe płyny hamulcowe np. Motul RBF o punkcie wrzenia 312 stopni! Aby nie „zestarzeć” płynu już na początku pamiętajmy aby lać go z nowootwartego lub szczelnie zamkniętego pojemnika, membraną zbiorniczka skutecznie zminimalizować ilość powietrza mającego kontakt z płynem, a zbiorniczek otwierać tylko w razie potrzeby. Płyny hamulcowe DOT 3,4 i 5.1 nie są mieszalne w żaden sposób z płynami mineralnymi LHM ani z płynem silikonowym DOT 5.

Przewody hamulcowe
   Pionierzy modyfikacji w tym zakresie adaptowali lotnicze zbrojone przewody hydrauliczne do motocyklowych układów hamulcowych. Teraz gdy dostępne są gotowe zestawy do wszystkich typów motocykli tego typu kombinacje nie są już potrzebne. W odróżnieniu od standardowych przewodów wykonanych z gumy – zestawy kitowe to przewody wykonane z teflonu /mniejszej średnicy i mniej elastyczne od gumy/ w oplocie stalowym lub z kevlarowym. Zmniejszenie pojemności układu i elastyczności przewodów wyraźnie wpływa na poprawę wydajności i wyczucie hamulca. Należy pamiętać, że podkładki aluminiowe lub miedziane, które uszczelniają przewody są jednorazowe. Lepiej je wymienić przy jakichkolwiek zmianach położenia końcówek przewodów niż zostać zaskoczonym przez wyciekający płyn hamulcowy.