Układy ABS i ESP, będące dziś obowiązkowym elementem wyposażenia każdego nowego samochodu, jak i inne nowoczesne systemy opierają się na coraz bardziej złożonej elektronice, jednak na wydajność układu hamulcowego wpływ mają także inne, tradycyjne elementy.

Powiązane firmy

– Na jakość obecnie produkowanych klocków i okładzin hamulcowych wpływają przede wszystkim jakość komponentów, skład materiału ciernego, proces produkcji oraz rozbudowany system zapewnienia jakości z zastosowaniem SPC – wyjaśnia dr inż. Tomasz Orłowski, kierownik DBiR – segment pojazdów osobowych w firmie Lumag. – Obecnie dostępne wyroby na AM, poza najtańszymi, w większości przypadków są zbliżone lub są jakości OE. Wynika to z faktu, że często z ekonomicznego punktu widzenia korzystniej jest produkować klocki hamulcowe z tych samych komponentów, na tych samych liniach technologicznych i z zachowaniem takiego systemu zapewnienia jakości jak dla produkcji OE.

Na jakość materiałów zwraca uwagę również Jarosław Wyka, pełnomocnik ds. jakości w TOMEX Hamulce, równocześnie jednak ubolewa, że nie ma jednoznacznych wymagań jakościowych dotyczących zarówno gatunku użytej stali, jak i bezpieczeństwa oraz jakości składników chemicznych tworzących mieszankę cierną. O ile w przypadku producentów pojazdów wymagania dla dostawców części są jasno określone, o tyle na rynku wtórnym panuje już pełna dowolność.

– W pogoni za niską ceną część producentów, szczególnie azjatyckich, oferuje produkty niespełniające tych wymagań, to znaczy wyprodukowane ze stali niecertyfikowanej, ze składników chemicznych bez kwalifikacji CAS czy rejestracji REACH. Wpływa to zdecydowanie na obniżenie żywotności i wytrzymałości takich podzespołów. Często te niedoskonałości są maskowane przez akcje marketingowe, promocyjne czy „atrakcyjne” ceny, które w żaden sposób nie rekompensują utraty bezpieczeństwa podczas użytkowania tych produktów – tłumaczy Jarosław Wyka.

Delphi Technologies, poza wspomnianymi powyżej, stawia jeszcze na inne kwestie. – Jak tylko pojawiają się nowe klocki hamulcowe, Delphi Technologies przeprowadza pełną analizę dekonstrukcyjną, ze szczególnym uwzględnieniem rodzaju, jakości i specyfikacji podkładek tłumiących hałas, konstrukcji podkładek nośnych, koncepcji i rodzaju materiału ciernego, rodzaju, jakości i specyfikacji dodatków – wyjaśnia Piotr Podrażka, menedżer ds. marketingu z firmy Delphi Technologies. – Proces testowania prowadzony przez nas jest równie surowy. Wszystkie części układu hamulcowego przechodzą szczegółowe testy zarówno w laboratorium, jak i na drodze w warunkach codziennej eksploatacji, przy dużych prędkościach oraz na stromych zjazdach.

Piotr Podrażka, menedżer ds. marketingu Delphi Technologies Aftermarket w Europie Środkowo-Wschodniej

Ważną kwestią, mającą wpływ na jakość układów hamulcowych, jest dobór odpowiednich partnerów rynkowych na poszczególnych etapach produkcyjnych. – TOMEX Hamulce współpracuje wyłącznie z kwalifikowanymi dostawcami OE oraz OES, przenosząc jakość komponentów z rynku pierwszego montażu na rynek wtórny – mówi Jarosław Wyka. – Dotyczy to zarówno metalowych płytek nośnych, nakładek antypiskowych (shim) czy czujników, jak i wszystkich składników chemicznych wchodzących w skład mieszanki ciernej odpowiadającej za hamowanie.

Ponadto firma korzysta z najnowszych technik badawczych oraz specjalistycznych narzędzi partnerów. Do weryfikacji jakości wykorzystuje się na przykład najnowszy skaner optyczny firmy Keyence czy stanowisko badania ściśliwości materiału ciernego oraz wytrzymałości na zrywanie marki Galdabini. Prowadzony jest ścisły nadzór nad produkcją z wykorzystaniem optycznych czujników pomiarowych, a także regularne badania i walidacje wyrobu na stanowiskach dynamometrycznych, stosowanych zarówno w celach weryfikacji bieżącej, jak i badań rozwojowych. – Nasze klocki mogą śmiało konkurować z każdym zachodnim koncernem w branży materiałów ciernych – dodaje przedstawiciel firmy TOMEX Hamulce.

Optymalizacja kosztów często prowadzi do nadmiernych oszczędności kosztem jakości produkowanych elementów. Bardzo dobrym przykładem mogą być wspomniane shimy, których zadaniem jest tłumienie drgań i zapobieganie piskom oraz ograniczenie nadmiernego nagrzania się zacisku. – Mimo oczywistych zalet tego rozwiązania w ofercie niektórych producentów w ogóle nie znajdziemy wkładek antypiskowych. Wynika to z relatywnie wysokich kosztów ich stosowania. Produkcja klocków hamulcowych wyposażonych w shimy jest nawet o 20% wyższa – mówi Tomasz Orłowski z firmy Lumag.

Jarosław Wyka, pełnomocnik ds. jakości, TOMEX Hamulce

Maciej Kulczycki, EBC Polska

– Jakość całego układu hamulcowego zależy od najsłabszego elementu, dlatego wszystkie jego komponenty przechodzą rygorystyczne testy – podsumowuje Marcin Kiełczewski, menadżer produktu w firmie Bosch. – Do niedawna jedynie okładziny cierne, takie jak klocki oraz szczęki hamulcowe, musiały spełniać normy homologacji ECE R90. Od listopada 2016 r. także tarcze oraz bębny hamulcowe muszą spełniać tę homologację, dlatego Bosch rozszerzył testy np. o próby zjazdu ze wzniesienia czy też o test stabilności współczynnika tarcia.

Równie ważne przewody hamulcowe

– Należy pamiętać o tym, że układ hamulcowy to nie tylko tarcze i klocki, ale także przewody hamulcowe – dodaje Magdalena Spyra z firmy Spyra Przewody hamulcowe i metale kolorowe.

Na jakość oferowanych na rynku metalowych przewodów hamulcowych mają wpływ jednak również materiały i surowce wykorzystywane do ich produkcji. – W naszym zakładzie stosujemy produkty najwyższej jakości, przetestowane i spełniające określone normy. W szczególności dotyczy to średnicy przewodu oraz grubości jego ścianki, co zapewnia bezpieczeństwo użytkowania – mówi Rafał Lanczyk, kierownik działu handlu krajowego w firmie Przedsiębiorstwo WP Przewody hamulcowe. – Większość naszych linii produkcyjnych jest zautomatyzowana, co pozwala na szybką reakcję na potrzeby klienta, a tym samym minimalizuje czas oczekiwania na realizację zamówień. Cała nasza produkcja spełnia odpowiednie normy, a dzięki zewnętrznym audytom mamy gwarancję, że nasze produkty są bezpieczne i spełniają najwyższe standardy.

Układy hamulcowe się zmieniają

Większe i bardziej skomplikowane, skuteczniejsze, wydajne, trwałe, „precyzyjne w dozowaniu”, niezawodne oraz „ekologiczne”  – tak w wielkim skrócie można opisać dzisiejsze układy hamulcowe w porównaniu do tych sprzed kilkudziesięciu lat.

Układ hamulcowy nie służy już tylko do zatrzymania pojazdu, ale także do podniesienia bezpieczeństwa w ciągu całego użytkowania pojazdu. Bardzo dynamicznie rozwijane są pojazdy autonomiczne, w których hamowanie musi być realizowane samoczynnie i to przez dwa niezależne komponenty, np. przez hydroagregat ESP oraz iBooster. – Dlatego pokusiłbym się o stwierdzenie, że nowoczesny układ hamulcowy jest całkowicie inny pomimo tego, iż sama zasada działania pozostaje niezmienna i nadal możemy spotkać takie elementy, jak klocki, tarcze czy zaciski hamulcowe – dodaje Marcin Kiełczewski.

dr inż. Tomasz Orłowski, kierownik DBiR – segment pojazdów osobowych, Lumag

Pomijając elektroniczne układy wspomagające, a skupiając się na samym zespole wykonawczym tarcza–klocek–zacisk, zauważamy równie duże postępy. – Pomimo dużej różnicy w działaniu nie można mówić o rewolucji, a jedynie o ewolucji. Jeśli chodzi o działanie hydraulicznego hamulca tarczowego, przez ostatnie 40–50 lat zasadnicza koncepcja się nie zmieniła – tłumaczy Maciej Młodzikowski z firmy Lumag. – Przez ostatnie kilkadziesiąt lat samochody osobowe stopniowo stawały się cięższe i szybsze. Ten fakt oraz to, że współczesne ogumienie o większej przyczepności pozwala na jazdę z większymi przyspieszeniami/opóźnieniami, wymusiło ewolucję układów hamulcowych, które muszą sprostać coraz większym wymaganiom.

Większy rozmiar tarcz, ich waga, a także rodzaj materiału, z którego są produkowane, wpływają znacząco na wytrzymałość termiczną, a co za tym idzie na skuteczność i trwałość hamulców. – Przykładem może być Audi A8, gdzie w modelu D2 tarcze przednie miały maksymalną średnicę do 360 mm, a model D4 może być wyposażony w tarcze przednie o średnicy nawet 400 mm – mówi Maciej Kulczycki z firmy EBC Polska. – To wzrost o ponad 10% na samej średnicy tarcz. Jednak daje się zauważyć, że układ hamulcowy jest rozwijany przez producentów samochodów bardziej z konieczności niż z chęci, gdyż osiągi silnika podnosi się relatywnie taniej niż zmienia układ hamulcowy.

– Tarcze hamulcowe z żeliwną bieżnią ewoluują pod względem rozwiązań dotyczących na przykład chłodzenia. Uzyskuje się to poprzez optymalizację kształtu i rozmieszczenia żeberek wentylujących, które oprócz niższej temperatury pracy hamulca zapewniają lepszą wytrzymałość na pęknięcia cieplne przy bardzo intensywnym użytkowaniu – dodaje Tomasz Orłowski.

W historii ewolucji klocków hamulcowych można wyróżnić kilka przełomowych momentów. Na przykład, w latach 90. wprowadzono zakaz stosowania bardzo szkodliwego dla człowieka azbestu. – Ta decyzja zmieniła diametralnie skład klocka hamulcowego. Azbest zwiększał odporność klocka na wysokie temperatury oraz przegrzania i sprawiał, że materiał cierny charakteryzował się wysokim współczynnikiem tarcia – wyjaśnia Adam Gołąbek, Technical Support, Training and Warranty Manager, Federal-Mogul Motorparts. – Konstruktorom Ferodo udało się opracować alternatywny materiał cierny, który nie ustępował pod względem właściwości swojemu poprzednikowi, wykorzystując włókna organicznie i nieorganiczne, materiały ścierające i smarujące, masy łączące, wypełniacze oraz inne dodatki.

Kolejnym ważnym wydarzeniem była eliminacja miedzi oraz ograniczenie innych metali w składzie klocka. Rolą miedzi było ograniczenie zużycia okładzin ciernych, zmniejszenie hałasu i wibracji. – Nowa ekologiczna formuła pozwoliła zachować te właściwości, zapewniając przy tym krótszą drogę hamowania w porównaniu z innymi klockami oraz umożliwiła zmniejszenie negatywnego wpływu na środowisko naturalne. Eliminacja miedzi, a tym samym ograniczenie emisji pyłu hamulcowego, ma również bardzo istotne znaczenie w kontekście walki ze smogiem – dodaje Adam Gołąbek.

– W kwestii okładzin hamulcowych również widać istotne zmiany w materiałach używanych do produkcji części ciernej. Czasami są to zmiany wymuszone legislacją, jak choćby odchodzenie od materiałów bazujących na miedzi, ale i chęcią podniesienia wytrzymałości termicznej samej okładziny, aby mogła służyć jak najdłużej – wyjaśnia Maciej Kulczycki.

W przypadku przewodów hamulcowych można powiedzieć, że nie nastąpiła duża zmiana, ponieważ układ hamulcowy jest od lat hydrauliczny. Natomiast pojawiło się kilkanaście systemów wspomagających ten układ, m.in. ABS, EBD, BAS. – Dla nas oznacza to stosowanie surowców, które wytrzymują ciśnienie robocze, jakie występuje w układzie – tłumaczy Rafał Lanczyk z Przedsiębiorstwa WP Przewody hamulcowe. – Na przykład, zmniejszenie grubości ścianki nawet o 0,10 mm, czyli do grubości 0,80 mm, powoduje, że wytrzymałość spada nawet o 200–250 barów. Mniejsza wytrzymałość ciśnieniowa takiego przewodu może doprowadzić do awarii układu hamulcowego.

– W naszym dziale produkcji przewodów hamulcowych możemy zaobserwować, w porównaniu do zeszłych lat, że dodatkowo oprócz rurki stalowej w powłoce i rurki miedzianej stosuje się także rurkę miedziano-niklową do przewodów. Rozszerzyła się także gama stosowanych złączek na przewodach – dodaje natomiast Magdalena Spyra.

Montaż też ma znaczenie

Nie tylko jednak jakość podzespołów układu hamulcowego jest ważna z punktu widzenia wydajności całego układu. Wiele różnych problemów może wynikać chociażby z niewłaściwej ich instalacji.

– Przykładem mogą być odchylenia w grubości tarcz (DTV) – tłumaczy przedstawiciel firmy Delphi. Jedną z głównych przyczyn DTV jest gromadzenie się osadów pomiędzy piastą a powierzchnią mocowania tarczy. Osiowe bicie powodowane przez nawet najmniejszą cząsteczkę kurzu lub rdzy zwiększa się w miarę przesuwania zanieczyszczenia w kierunku zewnętrznej krawędzi tarczy. Przy nadmiernym biciu tarcza chybocze się w trakcie obracania, co powoduje jej nierównomierne zużycie, a w następstwie różnicę (odchylenia) w grubości. Jest więc niezwykle istotne, aby powierzchnie montażu piasty i tarczy były starannie oczyszczone.

Rafał Lanczyk, kierownik działu handlu krajowego, Przedsiębiorstwo WP Przewody hamulcowe

Innym przykładem są zestawy montażowe, z których powinno się korzystać przy naprawie. Może się wydawać, że elementy używane są w dobrym stanie, ale mogą mieć zmniejszoną odporność. Wynika to z faktu, że są one narażone na naprężenia, wilgoć, korozję powodowaną przez sól oraz ekstremalne zimowe warunki pogodowe. Brak wymiany tych części może prowadzić do nierównego hamowania, jak również zwiększonego zużycia klocków i tarcz, które może skutkować wibracjami czy zwiększonym hałasem.

Marcin Kiełczewski, menadżer produktu, Bosch

– Wciąż spotykamy się z sytuacjami, gdy firmy nazywające się warsztatami, nie potrafią używać narzędzi, takich jak czujnik pomiaru wychylenia, nie wiedzą, że montaż tarczy na piastę, która pracuje krzywo, spowoduje m.in. pokrzywienie tarczy oraz zmiany jej grubości, co znacząco wpłynie na jej odporność termiczną – wymienia Maciej Kulczycki z firmy EBC Polska. – Podobne problemy pojawiają się, gdy nie mając fachowej wiedzy i odpowiednich narzędzi, chcemy sami w przydomowym garażu przełożyć tarcze i klocki, „bo to przecież nic trudnego”.

– Najczęstszymi powodami reklamacji tarcz hamulcowych są wibracje. Stanowią one około 70% wszystkich reklamacji na te produkty. W przypadku klocków hamulcowych najczęściej klienci powołują się na wibracje (44%) oraz hałas (42%), choć często prawdziwą przyczyną są błędy popełnione podczas montażu lub nieprawidłowa eksploatacja – wylicza z kolei Adam Gołąbek z Federal Mogul. – Zjawiska wibracji i hałasu są ze sobą bardzo powiązane. Za hałas często obwinia się klocki, a w rzeczywistości dźwięki mogą również pochodzić od innej części – np. łożyska lub sworznia kulowego.

Adam Gołąbek, Technical Support, Training and Warranty Manager, Federal-Mogul Motorparts

Drgania hamulców są zazwyczaj spowodowane niską tolerancją spasowania, nieprawidłowym montażem do piasty, uszkodzeniem lub nierównomierną grubością tarczy. Przyczyną może być również nieoczyszczona piasta z rdzy i zabrudzeń podczas montażu oraz zbyt duży luz w łożyskach. Na drgania istotny wpływ mają również poważne odkształcenia tarczy i przegrzania.

– Z kolei drgania przechodzące w pisk mogą być efektem utrudnionego ruchu tłoczka w zacisku, nierównej powierzchni tarczy, nieprawidłowego montażu klocków, zbyt małej grubości tarcz czy braku podkładek tłumiących w tylnej części klocka – dodaje Adam Gołąbek.

Magdalena Spyra, Spyra „Przewody hamulcowe i metale kolorowe”

Marco Moretti, Aftermarket Business Unit Marketing Director Brembo SpA

Nieprawidłowy montaż, wybór złej części lub nieuważna kontrola podczas wymiany poszczególnych elementów mogą mieć ogromny wpływ na końcowy efekt. Niestety, przyczyny problemów związanych z układem hamulcowym nie są łatwe do zidentyfikowania. – Zwykle są to problemy, które pojawiają się po przejechaniu kilku tysięcy kilometrów i często niemożliwe jest określenie przyczyny ich powstania tylko poprzez sprawdzenie uszkodzonego elementu – tłumaczy  Marco Moretti,  Aftermarket Business Unit Marketing Director Brembo SpA. – Zalecenia dla mechaników w celu uniknięcia problemów po montażu, to sprawdzenie oscylacji tarczy na piaście koła (a także samej piasty), sprawdzenie poprawności działania zacisku hamulca, wykonanie krótkiej jazdy próbnej, a przede wszystkim poinformowanie klienta o delikatnym traktowaniu pedału hamulca przez pierwsze 200–300 km, aby poszczególne elementy układu mogły się „ułożyć”.

– Nie ma ogólnie dostępnych danych odnośnie błędów dotyczących przewodów metalowych podczas pierwszego montażu i raczej nie sądzę, aby dochodziło wtedy do pomyłek – mówi Rafał Lanczyk. – Natomiast podczas naprawy możemy już zauważyć, że takie błędy się zdarzają. Dotyczy to przede wszystkim nieprawidłowego wykonywania spęczenia typu DF (tzw. „lejka”). Błąd ten polega na tym, że na zakończeniu przewodu od razu zostaje wykonany wspomniany wyżej „lejek”, natomiast prawidłowe wykonanie powinno przebiegać w dwóch etapach. Pierwszą czynnością powinno być wykonanie spęczenia typu SF (tzw. „grzybka”), dopiero z tego typu spęczenia wykonujemy zagniecenie do środka, aby powstało spęczenie typu „lejek”. Odpowiednie wykonanie spęczeń ma bardzo duży wpływ na prawidłową i bezpieczną pracę całego układu hamulcowego.