Sportowe tylko do sportu

Na pierwszy rzut oka wiele części wykorzystywanych w samochodach rajdowych nie różni się znacząco od ich „cywilnych” wersji. Dla osób niezwiązanych na co dzień z motorsportem mogą się one wydawać wręcz identyczne. Tymczasem części przeznaczone do sportowego wyczynu często nie nadają się zupełnie do normalnej jazdy. Dobrym przykładem są klocki hamulcowe.

Konstrukcja klocków hamulcowych może wydawać się bardzo prosta, a elementy wykorzystywane w częściach przeznaczonych dla pojazdów wyczynowych i tych przeznaczonych do codziennej jazdy są wizualnie bardzo podobne. W obu przypadkach podstawą jest blacha nośna i materiał cierny. Lecz na tym podobieństwa właściwie się kończą.

Nie wystarczy klej

– Różnice zaczynają się już podczas wybierania blachy nośnej. W klockach do codziennych zastosowań sporadycznie stosowane jest rozwinięcie powierzchni blachy, które zwiększa wytrzymałość połączenia materiału ciernego z płytką nośną. Jest to spowodowane tym, że przeciętny kierowca bardzo rzadko naciska pedał hamulca z pełną siłą przy dużych prędkościach, w związku z czym energia przekazywana do układu hamulcowego nie jest na tyle duża, żeby zerwać materiał z blachy nośnej. W zwykłych klockach przeważnie wystarcza połączyć płytkę nośną z otworami i materiał cierny specjalnym klejem – mówi Tomasz Orłowski, szef Działu Badań i Rozwoju Lumag, producenta klocków hamulcowych Breck. – W klockach wyczynowych sytuacja jest inna. Kierowca wyścigowy walczy o każdy ułamek sekundy i stara się maksymalnie opóźnić hamowanie. W związku z tym na układ hamulcowy działają duże siły ze stosunkowo dużą częstotliwością. Klocki hamulcowe nagrzewają się również do znacznie wyższych temperatur. Zastosowanie więc samego kleju jako sposobu związania materiału z blachą prawdopodobnie w większości przypadków zakończyłoby się jego ścięciem – dodaje ekspert marki Breck.

Inna mieszanka

W przypadku drugiego kluczowego elementu budowy klocka hamulcowego – mieszanki ciernej – podstawową różnicą jest przede wszystkim to, że składniki stosowane w produkcji klocków przeznaczonych do aut wyczynowych oparte są na związkach najwyżej jakości. Stosowany jest także inny środek wiążący. Jego rozkład termiczny zachodzi w dużo wyższych temperaturach – pozwala to zapobiegać tzw. fadingowi, czyli spadkowi skuteczności hamowania po rozgrzaniu hamulców.

Odmienne oczekiwania

Najistotniejsze są jednak różnice w oczekiwaniach kierowców. Podczas jazdy samochodem osobowym po normalnych drogach publicznych rzadko osiągane są górne wartości możliwości klocków. Sporadycznie zdarza się (np. przy zjeździe z dużego wzniesienia z pełnym obciążeniem), że temperatura tarczy i klocków przekracza 300°C, a wartości krytyczne osiągane są jedynie w sytuacjach wyjątkowych, takich jak awaryjne hamowanie z pełną siłą. Produkty przeznaczone do „standardowych” pojazdów opracowywane są też pod kątem komfortu użytkowania. Docierają się one po około 100 – 200 km, nie piszczą, pylą w niewielkim stopniu, wystarczają na kilkadziesiąt tysięcy kilometrów oraz nadmiernie nie zużywają tarczy hamulcowej. Dodatkowo pokryte są farbą, która chroni je głównie przed korozją i, co za tym idzie, blokowaniem się w zacisku.

Parametry eksploatacyjne klocków hamulcowych przeznaczonych do pojazdów wyczynowych są radykalnie inne. Docieranie, czyli tzw. bedding, trwa bardzo krótko, a temperatury osiągane w układzie hamulcowym potrafią dochodzić nawet do 900°C. W ekstremalnych warunkach, np. podczas rajdów terenowych, zwykłe klocki bardzo szybko straciłyby skuteczność, degradowałyby się z zastraszającą prędkością i prawdopodobnie zużyłby się, pozostawiając bardzo dużo osadu na powierzchni tarczy lub rozpadłyby się jeszcze przed zakończeniem wyścigu.

– Klocki wyczynowe gwarantują stały współczynnik tarcia na poziomie 0,4 (lub wyższym) w całym zakresie pracy, bez względu na to, czy jest to pierwsze hamowanie w wyścigu przy temperaturze 100°C, czy ostatnie przy 900°C. Ze względu na to, że zarówno układ napędowy, jak i hamulcowy są praktycznie cały czas maksymalnie obciążone, energia kinetyczna zamieniana na ciepło podczas pojedynczego zahamowania jest bardzo duża, a hamulce mają mało czasu na schłodzenie. W rezultacie, mimo zastosowania najwyższej jakości materiałów, wyczynowe klocki hamulcowe zmieniane są co kilkaset, a nie kilkadziesiąt tysięcy kilometrów, jak w przypadku części do aut używanych w codziennej jeździe. W sporcie komfort użytkowania nie ma znaczenia, dlatego producenci nie zwracają uwagi na piski czy pylenie – wyjaśnia Maciej Młodzikowski, specjalista ds. badań w firmie Lumag,

Omawiając różnice pomiędzy klockami wyczynowymi a cywilnymi warto też wspomnieć o jeszcze jednym, nietechnicznym czynniku. W sportach motorowych, poza zaawansowaną techniką, niezwykle istotny jest także indywidualny styl jazdy zawodnika. Dla kierowcy sportowego kombinacja zmiennych elementów – procentowego udziału czasu hamowania w trakcie całego wyścigu oraz maksymalnych przeciążeń często decyduje o zwycięstwie lub porażce.

– Dla inżynierów z działu badań i rozwoju analiza stylu jazdy kierowcy pozwala uzyskać ważne informacje, dzięki czemu można zaproponować kierowcy rajdowemu produkt precyzyjnie dopasowany do jego wymagań. Jest to możliwe, gdyż na laboratoryjnych stanowiskach badawczych można w sposób niemal idealny odwzorować tego rodzaju niuanse. W przypadku testów dla klocków „cywilnych” kluczowe znaczenie odgrywają natomiast trwałość, skłonność do pylenia czy cichobieżność pracy – dodaje Maciej Roguszka, specjalista ds. badań w firmie Lumag.

Homologacja niekonieczna

Materiały cierne stosowane w klockach hamulcowych przeznaczonych do aut wyczynowych nie muszą mieć homologacji R90. Prawdopodobnie nie przeszłyby one badań homologacyjnych ze względu na zbyt wysoki współczynnik tarcia w stosunku do klocków „cywilnych”. Tego rodzaju części nie posiadają również czujników zużycia oraz tzw. shimów, czyli nakładek antypiskowych. Elementy te są w sporcie po prostu zbędne. Wszystko to sprawia, że klocki hamulcowe przeznaczone do aut wyczynowych nie mogą być wykorzystywane w pojazdach poruszających się po drogach publicznych w codziennej eksploatacji.

– Hamulce samochodów wyścigowych hamują zdecydowanie lepiej niż normalne, zwłaszcza w wysokich temperaturach. Jednocześnie zazwyczaj mocno piszczą przy normalnych delikatnych hamowaniach, co jest niedopuszczalne w przypadku zwykłych hamulców. Ze względu na specyficzne właściwości, zastosowanie wyselekcjonowanych składników oraz inne koszty amortyzacji związane z bardzo małą produkcją, klocki sportowe są też od zwykłych wielokrotnie droższe – podsumowuje Damian Banach, inżynier z Działu Badań i Rozwoju Lumag

Poligon badawczy

Części motoryzacyjne, takie jak klocki hamulcowe, wykorzystywane podczas wyścigów i rajdów,  nie znajdują zastosowania w samochodach cywilnych, ponieważ wyzwania stawiane poszczególnym elementom pojazdu w motorsporcie absolutnie nie stanowią odzwierciedlenia zwykłej, codziennej eksploatacji auta. Mnogość różnych rodzajów nawierzchni, niezliczona ilość kombinacji zakrętów, zmienne warunki pogodowe, a także różne style jazdy kierowców, są prawdziwym wyzwaniem dla producentów. Niemniej rywalizacja w zawodach, takich jak Baja Poland lub Rajd Polski jest doskonałym „poligonem badawczym” dla rozwoju zaangażowanych w nią marek, a opracowane na potrzeby rajdu zaawansowane rozwiązania mogą być później wykorzystane w produkcji elementów kierowanych na normalny rynek.