Popularnym mitem i zarazem częstą wymówką mechaników jest stwierdzenie, że tarcze pokrzywiły się od wjechania w kałużę lub mycia samochodu na myjni. Według tej legendy tarcze odkształcają się pod wpływem nagłej zmiany temperatury. O tym, że w praktyce skrzywienie tarcz w ten sposób jest niemożliwe pisaliśmy już w innym artykule: Link do artykułu

 

Na początku warto wyjaśnić co powoduje bicie (wibracje) na kierownicy przy hamowaniu. Spowodowane jest ono nierównomiernym wytarciem tarczy, czyli różnicami grubości tarczy na powierzchni roboczej, które może ale nie musi wiązać się z nadmiernym biciem tarczy. Drgania na kierownicy powodują już różnice na poziomie 0,012-0,015mm – jak podaje Instytut Transportu Samochodowego [2001], natomiast . O co dokładnie chodzi z tymi różnicami grubości? Jak można przeczytać w raporcie ITS [2001] „Po osiągnięciu przez tarczę hamulcową wysokiej temperatury, podczas jednego jej obrotu zmienia się wartość momentu hamującego hamulca tarczowego danego koła, mimo że kierowca wywiera stały nacisk na pedał hamulca, a więc i siła docisku klocków do  tarczy hamulcowej jest stała” To właśnie „pulsacja” momentu obrotowego powoduje odczuwalne przy hamowaniu drgania na kierownicy. Drgania mogą pojawiać się zarówno na „zimnych” tarczach. Natomiast najczęściej zjawisko to spotyka się przy hamowaniu z wyższych prędkości, gdy tarcza nabierze temperatury, ponieważ wraz ze wzrostem temperatury materiał tarczy rozszerza się, a różnice grubości się zwiększają.

"Bijące" tarcza hamulcowe - różnice grubości tarczy (BMW F10, F11)

rys. 1. Nierównomiernie wytarta tarcza hamulcowa, która powodowała bicie kierownicy przy hamowaniu (BMW F10, F11)

 jak powstają różnice grubości tarczy hamulcowej

rys. 2. Schemat powstawania powstawania "bicia tarczy hamulcowej"

Przechodzą zatem do przyczyn nierównomiernego wytarcia tarcz hamulcowych i jednocześnie bicia na kierownicy można wyróżnić kilka elementów, których istotność możemy poprzeć zarówno własnym wieloletnim doświadczeniem, jak i informacjami zawartymi w raporcie ITS [2001]. Do przyczyn tych zaliczyć można m.in.:

1)      Przekroczone bicie piasty lub luz na jej łożyskowaniu;

2)      Niedokładnie oczyszczona piasta koła;

3)      „klocki hamulcowe z nieodpowiedniego materiału (niskiej jakości)” – z naszego doświadczenia to po prostu niewłaściwie dobrane klocki hamulcowe do samochodu i stylu jazdy kierowcy;

4)      Ciężko poruszający się tłoczek w zacisku hamulcowym lub zużycie innych elementów zacisku np. gumki prowadnic, które działają również jako odbój prowadnicy;

5)      Nieoczyszczona przylgnia felgi;

6)      Nierównoległość powierzchni tarczy hamulcowej – dotyczy tarcz wentylowanych, może być spowodowana zapieczonym zaciskiem lub wadą fabryczną (rzadko);

7)      Nadmierne bicie boczne nowej tarczy hamulcowej (rzadko).

 

Przekroczone bicie piasty, luz na łożysku, niedokładnie oczyszczona piasta

Te trzy przyczyny związane są przede wszystkim z błędnym montażem w serwisie. Nie bez przyczyny każdy producent tarcz hamulcowych w instrukcji montażu zwraca uwagę na dokładne oczyszczenie piast oraz pomiar ich bicia. Przy okazji tego pomiaru możliwe jest wyłapanie nawet niewielkiego luzu na łożysku. Tolerancja bicia piasty to 0,02mm – czyli wartość niemożliwa to zweryfikowania ludzkim okiem. Odchylenie jest bowiem 10x mniejsze niż wynosi grubość ludzkiego włosa.
Montaż nowych fabrycznie tarcz na krzywe piasty, niedokładnie oczyszczone, lub na piastę z luzem na łożysku spowoduje, że zwiększy się bicie boczne tarczy po montażu (nawet jeśli tarcz jest idealnie prosta). Szczególnie istotne jest to w przypadku tarcz o dużych średnicach.

Czyszczenie piasty

rys. 3. Czyszczenie piasty koła

Podobnie jak brudna piasta zadziałać może stosowanie smarów (szczególnie popularnych miedzianych i ceramicznych) na powierzchnię piasty, dlatego rekomendujemy (jeśli już) delikatne przesmarowanie piasty olejem, tylko tak by utworzyć niewielki film olejowy.

Pomiar bicia piasty

rys. 4. Pomiar bicia piasty


Oczywiście skutków krzywej lub brudnej piasty nie należy spodziewać się od razu po montażu, a po około 2-3 tysiącach kilometrów, ponieważ tarcza musi mieć czas, by nierównomiernie się wytrzeć. W przypadku niewielkiego luzu na łożysku przebieg może być nawet nieco większy.

Pomiar luzu na łożysku piasty

 rys. 5. Pomiar luzu na łożysku piasty

Źle dobrane klocki hamulcowe = przegrzane hamulce

Nieprawidłowy dobór klocków hamulcowych do samochodu i stylu jazdy kierowcy, a przede wszystkim do maksymalnych prędkości z jakimi nawet sporadycznie zdarza się jeździć autem jest jednym z najpopularniejszych przyczyn powstawania drgań na kierownicy przy hamowaniu.
Słabe klocki to przede wszystkim klocki o niskiej odporności na przegrzewanie, najczęściej klocki oryginalne i zamienniki oryginałów. Klocki standardowe, bo tak określane są klocki klasy OEM zachowują swoje właściwości do średnio 320-350 stopni Celsjusza. Taka temperatura wytwarza się już przy awaryjnym hamowaniu ze 140 km/h, a w ciężkich samochodach przy prędkościach jeszcze mniejszych. Z kolei „Żeliwna tarcza hamulcowa powinna pracować prawidłowo do temperatury wynoszącej 600-700°C” [ITS 2001]. W przypadku przegrzania klocków hamulcowych lokalnie na tarczy występują przekroczenia tej temperatury, „ […] podczas hamowania, następuje przenoszenie (wcieranie) na tarczę hamulcową materiału ciernego klocków hamulcowych, co jest przyczyną pulsacji momentu hamującego, mimo stałej siły nacisku na pedał hamulca. […] Ponadto w miejscach  przegrzania może nastąpić zmiana struktury tradycyjnego żeliwnego materiału tarczy hamulcowej i tworzenie się martenzytu (tworzy się karb strukturalny). Materiał o zmienionej lokalnie strukturze, twardszy niż materiał wyjściowy tarczy i mniej elastyczny powoduje powstanie dodatkowych naprężeń wewnętrznych. [ITS 2001]. Przekładając to na bardziej zrozumiały język – przegrzane lokalnie tarcze mają zmienny na całym obwodzie współczynnik tarcia, co powoduje zmianę momentu hamowania. Ponadto różnice w tarciu powodują, że w różnych miejscach tarcza wyciera się szybciej lub wolniej, a więc powstają różnice grubości.

Rodzaje uszkodzeń tarcz hamulcowych

rys. 6. Rodzaje uszkodzeń tarcz hamulcowych spowodowane błędnym montażem lub niewłaściwym doborem klocków hamulcowych

Dlatego też rekomendujemy stosowanie mocniejszych klocków hamulcowych. Tutaj zwracamy uwagę, że dotyczy to również osi tylnej – nie powinno się montować na tył klocków słabszych niż na przodzie. Jeśli z tyłu mamy klocki słabsze, to hamulce z tyłu nie będą odpowiednio odciążać hamulców na przodzie, przez co przód może się przegrzewać. Ponadto zmienia to rozkład siły hamowania i jego zachowanie się w zakrętach podczas hamowania (może stać się bardziej podsterowny).

Lekko przegrzana tarcza hamulcowa - skutek stosowania klocków OEM

 rys. 7. Przykład lekko przegrzanej tarczy hamulcowej (Mercedes W176 A45 AMG), tarcze montowane były z klockami oryginalnymi

Problemy z zaciskiem hamulcowym

Problemy z zaciskiem hamulcowym powodują najczęściej przegrzanie tarcz, czyli mechanizm powstawania uszkodzenia jest podobny jak w przypadku jazdy na słabych klockach hamulcowych. Najczęstszymi usterkami zacisku są: niewystarczający powrót tłoczka oraz zapieczenie prowadnic.

„Jeśli tłoczek i zacisk hamulcowy ulegają zagrzaniu, to w następstwie zmniejszenia luzu pomiędzy nimi, może nastąpić zablokowanie tłoczka hamulcowego, mimo że w niższych temperaturach porusza się on prawidłowo. W wyniku tego klocek hamulcowy nie cofa się, co powoduje, że hamulec nadal pracuje i temperatura rośnie. Tę niesprawność można rozpoznać po tym, że:

− chwilę wcześniej pedał hamulca stawia opór (maleje skok jałowy pedału);

− samochód zaczyna "ściągać" w jedną stronę (po tej stronie nastąpiło zablokowanie tłoczka).” [ITS 2001]

Za wszystkie te usterki odpowiada stan uszczelek, dlatego przy każdej wymianie klocków i tarcz zaciski powinny być czyszczone i sprawdzane pod kątem prawidłowej pracy. Ponadto „blokowaniu tłoczka sprzyja korozja tłoczków hamulcowych w wyniku zaniedbywania wymiany płynu hamulcowego (nie rzadziej niż co 2 lata lub po 30 000 km, jeśli producent samochodu nie zaleci inaczej).” [ITS 2001]

 

Nieoczyszczona przylgnia felgi

Nieoczyszczona przygina felgi może mieć podobny wpływ co krzywa lub brudna piasta. Rdza na przylgni powoduje, że koło nie styka się równolegle z dzwon tarczy, co powoduje powstawanie dodatkowych, nienaturalnych naprężeń tarczy w trakcie jazdy. Nieoczyszczona przylgnia może powodować również objawy posobne do niewyważonego koła i wpływać na szybsze zużywanie się innych elementów zawieszenia.

 Nieoczyszczona przylgnia felgi

 rys. 8. Nieoczyszczona przylgnia felgi

Bicie nowej tarczy hamulcowej

Ta usterka w przypadku nowych tarcz zdarza się niezmiernie rzadko, ponieważ obecnie produkcja tarcz jest praktycznie w całości automatyczna, począwszy od odlewnie po toczenie i lakierowanie, a nawet kontrolę jakości. Niemniej jednak wadliwe sztuki mogą się zdarzyć i należy wiedzieć jak się przed tym bronić. 

Przede wszystkim warto wspomnieć w tym miejscu o normach producentów. Większość producentów klasy premium oraz performance dopuszcza bicie fabryczne na poziomie 0,05mm zarówno dla nowej, jak i zamontowanej na piaście tarczy. Wyjątkiem jest Brembo, które dopuszcza aż 2x większą tolerancję, na poziomie 0,1mm. Normy te dotyczą zarówno tarcz pełnych (litych), wentylowanych, jak i dwuczęściowych i pływających.
Aby zweryfikować, czy tarcza jest prosta (mieści się w tolerancji) istnieją dwie możliwości:

1)      Pomiar na specjalistycznym urządzeniu np. Ate nr katalog.: 03.9304-0100.4

2)      Pomiar tarczy na piaście – jest to najistotniejszy pomiar podczas wymiany tarcz hamulcowych i niezbędny do określenia, czy została dobrze zamontowana.

Więcej o tym jak ważne są pomiary tarcz i piast doczytasz tutaj: Link do artykułu

Jeżeli podczas pomiarów okaże się, że bicie tarczy nie mieści się w normie należy natychmiast zwrócić takie tarcze na reklamacje. Nie wolno ich montować, ponieważ wtedy producent może uznać, iż była ona prosta, skoro została zamontowana. Nieraz zdarza się, że mierząc tarczę na piaście pomiary wychodzą na poziomie nieco wyższym niż norma, nie jest to niczym szczególnym i niespotykanym. W takiej sytuacji najczęściej bicie piasty i bicie tarczy nakładają się na siebie, należy wówczas zweryfikować czystość piasty i przylgni tarczy, tarczę można również obrócić o 90-270 stopni i spróbować znaleźć najbardziej optymalne położenie (podobnie jak w przypadku wyważania kół wulkanizator przesuwa oponę na feldze).

Źródła: 

1. Wojciechowski A., Sobczak J., 2001, Kompozytowe tarcze hamulcowe pojazdów drogowych, Instytut Transportu Samochodowego, Warszawa (ISBN 83-913045-6-6)