Nakładki SHIM – sposób na drgania klocków hamulcowych

Jedna z przyczyn niestabilnej pracy hamulców oraz ich obniżonej sprawności mogą być drgania jakie pojawiają się na powierzchniach ciernych. Prowadzić one mogą również do zmniejszenia trwałości hamulców a także wywoływać wibracje odczuwalne przez osoby jadące pojazdem. Producenci klocków hamulcowych różnymi metodami starają się więc ograniczyć te drgania, zaś jednym z ważnych sposobów jest stosowanie tzw. nakładek SHIM.

Zminimalizowanie poziomu hałasu i wibracji powodowanych przez hamulce to jeden z głównych celów jaki jest stawiany przed producentami klocków hamulcowych. W ostatnich latach nabrał on jeszcze większego znaczenia w związku z rosnącą popularnością pojazdów o napędzie hybrydowym i elektrycznym, które z natury rzeczy są cichsze niż ich odpowiedniki napędzane silnikami spalinowymi. W efekcie producenci klocków coraz częściej sięgają po antywibracyjne/antypiskowe nakładki SHIM pozwalające ograniczyć wibracje i hałas w układzie hamulcowym, a w zasadzie zmniejszyć amplitud drgań jego elementów do takiego stopnia, by drgania i wywoływane nimi dźwięki były nieodczuwalne.

Wiele rozwiązań

Na rynku działa wielu producentów nakładek antywibracyjnych, którzy proponują rozmaite rozwiązania materiałowe i konstrukcyjne. Skuteczność tych rozwiązań bywa różna i nie zawsze się one sprawdzają, ponieważ zdolność klocka hamulcowego do tłumienie dźwięków i wibracji jest wypadkową właściwości użytej nakładki SHIM oraz zastosowanego materiału ciernego.

Inne metody

Wspomnijmy przy okazji, że dodatkowy efekt tłumienia dźwięków można uzyskać poprzez fazowanie powierzchni ciernej klocka lub wykonanie otworu w nakładce w kształcie np. półksiężyca, co powoduje, iż klocek w początkowej fazie dociskany jest mocniej jedną stroną. Dzięki takim zabiegom klocek łagodniej wchodzi w proces hamowania i w efekcie zmniejsza się ryzyko wystąpienia wibracji i pisków.  Zauważmy też, że czasami klocki hamulcowe mają elementy konstrukcyjne, których obecności nie można na pierwszy rzut oka racjonalnie wytłumaczyć – są to różnego rodzaju „dodatkowe ciężarki” (spotykane coraz częściej w referencjach przeznaczonych do takich aut jak np. Audi, BMW, Porsche). Stosuje się je by zmienić częstotliwość drgań własnych i ograniczyć w ten sposób wibracje powodujące piski.

Trwałe połączenie

Poza konstrukcją i materiałem nakładki antywibracyjnej duże znaczenie ma sposób jej aplikacji na klocek hamulcowy, gdyż musi być ona trwale połączona z klockiem przez cały okres jego użytkowania. Producenci nakładek zazwyczaj podają w specyfikacji zalecane warunki klejenia, jednakże są to tylko wytyczne, które w praktyce nie zawsze sprawdzają się idealnie, i bywa, że uzyskane wyniki różnią się w zależności od właściwości klejonych powierzchni. Dlatego też wytwórcy klocków wykonują wiele eksperymentów służących optymalizacji procesu aplikacji. Wiadomo, że powierzchnia klejenia klocka musi być czysta i wolna od wszelakich zanieczyszczeń kurzem, smarem czy olejem, ale zdarza się, iż niektóre dodatki znajdujące się w farbie zabezpieczającej płytkę klocka przed korozją wpływają na efekt wiązania. Zatem nawet dobór farby ma istotne znaczenie dla jakości połączenia klocka z nakładką antywibracyjną.

Diabeł tkwi w szczegółach

Mając świadomość znaczenia detali, firma TOMEX Hamulce podchodzi do nich bardzo poważnie, i to zarówno jeżeli chodzi o dobór odpowiedniej farby oraz nakładek SHIM, jak i sposób aplikacji. Dość powiedzieć, że proces klejenia nakładek został indywidualnie opracowany przez inżynierów firmy TOMEX, tak by zapewniał siłę i trwałość wiązania zgodne z jakością OE. Dodatkowo, dla wzmocnienia połączenia, stosowane są również mocowanie mechaniczne.

Badania i testy

Do weryfikacji jakości nakładki SHIM, farby oraz sposobu aplikacji TOMEX Hamulce wykorzystuje odpowiednie procedury badawcze. Są to:

• 

  Test wytrzymałości na zerwanie połączenia nakładki SHIM z klockiem hamulcowym – SAE J2694;
• Badanie metodą siatki nacięć służące określeniu kiedy następuje oderwanie powłoki farby od podłoża – ISO 2409;
• Testy antykorozyjne – ISO 4628.

Po osiągnięciu założonych wyników przeprowadzana jest walidacja klocków hamulcowych na bezwładnościowym stanowisku do badań hamulców LINK M3000, przystosowanym do pomiarów sygnałów akustycznych NVH (Noise Vibration Harshness).

Następnie klocki przechodzą testy drogowe, wykonywane w rozmaitych warunkach. Niezależnie przeprowadzane są także badania dotyczące komfortu jazdy.

Ponieważ wpływ na cichą pracę klocków ma nie tylko sama mieszanka cierna, ale też jakość stosowanych nakładek antypiskowych oraz konstrukcja danego układu hamulcowego, badania i testy dotyczące niwelacji NVH muszą być stale prowadzone, gdyż na rynku pojawiają się nowe modele aut. Podsumowując, firma TOMEX Hamulce dokłada wszelkich starań, by ograniczyć ryzyko powstawania drgań i dźwięków, dobierając właściwe nakładki SHIM do swoich materiałów ciernych, a także stosując odpowiednie fazowanie klocków hamulcowych. Wszystko po to by produkt trafiający do klienta końcowego był zgodny ze specyfikacją OE i finalny użytkownik mógł cieszyć się nie tylko skutecznymi, ale i cichymi oraz komfortowymi hamulcami.

Maciej Szlichting,
kierownik Działu Badań i Rozwoju firmy TOMEX Hamulce