Rotory lub hamulce tarczowe nie są najseksowniejszą częścią samochodu, ale jeśli masz wystarczająco dużo dni na torze pod swoim paskiem to prawdopodobnie nauczyłeś się w ciężki sposób, że nie wszystkie wirniki są stworzone równe i że wydajność wirnika jest ogromnie ważna, jeśli twoim celem jest posiadanie niezawodnego i spójnego pedału hamulca pod stopą. Pamiętam rozczarowujące zawody Time Attack w Montrealu, podczas których pękł wirnik w Camaro Z/28 mojego taty z 97 roku i musieliśmy się wcześniej spakować. Oryginalne wirniki w tym samochodzie po prostu nie były w stanie sprostać naprężeniom termicznym, jakie na nie nakładaliśmy na torze wyścigowym.
Współcześnie wirniki o wysokiej wydajności są niewiarygodnie zaawansowane. Jestem pewien, że wszyscy widzieliście karbonowo-ceramiczne wirniki w wysokiej klasy samochodach sportowych, a nawet karbonowo-węglowe wirniki w samochodach wyścigowych. Jak te materiały zmieniają wydajność układu hamulcowego w porównaniu do starych, dobrych, żeliwnych tarcz? W jaki sposób wewnętrzna struktura łopatek poprawia osiągi? Jak zachowuje się dwuczęściowa pływająca tarcza w porównaniu do jednoczęściowej? I o co chodzi z tymi wszystkimi różnymi kształtami szczelin i częstotliwościami na powierzchni czołowej tarczy? Dzięki technicznym spostrzeżeniom Marka Vlaskisa z Brembo North America i Yoni Kellmana z DBA USA, poruszymy wszystkie te tematy, abyś mógł dokonać bardziej świadomego zakupu.
Jak większość z was już wie, głównym zadaniem wirnika jest zapewnienie powierzchni współpracującej dla klocków hamulcowych tak, że kiedy uruchamiasz hamulce, materiał cierny, który tworzy klocki jest hydraulicznie dociskany do wirnika przez zaciski hamulcowe, przekształcając ruch do przodu w ciepło, gdy samochód jest spowalniany. Ciepło to jest następnie wypromieniowywane do atmosfery, gdy powietrze przepływa nad i przez rotory (oraz resztę układu hamulcowego), kończąc proces zamiany energii kinetycznej w energię cieplną. I jako największa masa w układzie hamulcowym, tarcza odgrywa istotną rolę w pochłanianiu i odprowadzaniu tego ciepła.
Jednoczęściowy wirnik serii DBA 4000
Dwuczęściowy wirnik serii DBA 5000
Większość moich wyścigów odbywałem w stosunkowo małych, lekkich i mało lub średnio mocnych pojazdach, takich jak Hondy, Mazdy i Sciony, więc dla moich potrzeb przeważnie mogłem bez problemu używać wysokiej jakości jednoczęściowych żeliwnych tarcz hamulcowych. Ale w moim wielkim, grubym Infiniti G35 coupe, przejście na dwuczęściowe wirniki o większej średnicy całkowicie zmieniło osiągi samochodu. Jak wyjaśnił Yoni z DBA USA, „Z punktu widzenia kosztów, jednoczęściowy wirnik jest w stanie zaspokoić potrzeby większości kierowców w większości przypadków i jest opłacalny, zwłaszcza gdy wirnik wykorzystuje wysokiej jakości materiały i konstrukcję oraz jest sparowany z odpowiednimi klockami dla zamierzonego zastosowania pojazdu.
Dwuczęściowe wirniki oferują pewne znaczące zalety, takie jak zmniejszona waga, a także lepsze rozpraszanie ciepła, częściowo dzięki aluminiowemu kapeluszowi działającemu jako radiator. Niektóre dwuczęściowe wirniki oferują również zwiększony przepływ powietrza przez wirnik ze względu na bardziej otwartą konstrukcję w miejscu, gdzie kapelusz styka się z czołem wirnika. Kolejną dużą zaletą jest możliwość wymiany tylko pierścienia tarczy przy jednoczesnym ponownym użyciu środkowego kapelusza. To może przynieść oszczędności w wielu przypadkach.”
Dwuczęściowy pływający wirnik Brembo
Jak dodaje Mark z Brembo, „Naprawdę nie ma żadnych minusów dwuczęściowej konstrukcji poza kosztami. Pierwszą zaletą dwuczęściowej konstrukcji pływającej jest zmniejszona waga. Wykonując środkową część tarczy z aluminium, można zaoszczędzić sporo masy w kluczowym miejscu, ponieważ jest ono zarówno nieresorowane, jak i obrotowe. Kolejną zaletą tej konstrukcji jest zmniejszone przenikanie ciepła do piasty i łożysk kół pojazdu. Podczas gdy przegrzewanie się łożysk kół podczas jazdy po ulicach nie jest zwykle problemem, to z pewnością może być nim podczas jazdy po torze wyścigowym. Jednak największa zaleta tkwi w samym pływaku. Tarcze hamulcowe muszą radzić sobie z ekstremalnymi temperaturami. W niektórych przypadkach temperatura tarcz może przekraczać 1100°F. Kiedy materiał jest podgrzewany, rozszerza się, a ze względu na duże zmiany temperatury, które występują w tarczach hamulcowych, efekt ten może być znaczący. W przypadku tarczy nie pływającej, nie cały materiał nagrzewa się równomiernie. Środkowa część tarczy pozostaje stosunkowo chłodna w porównaniu z powierzchniami hamującymi. Ta różnica temperatur powoduje powstawanie naprężeń termicznych, które prowadzą do wypaczania się tarczy i deformacji powierzchni hamującej, a także zwiększonego potencjału pęknięć. Z systemem full-floating, tarcza może swobodnie rosnąć w stosunku do dzwonu i może pozostać prosta i wierna.”
Kolejnym kluczowym elementem w konstrukcji wirnika jest jego wewnętrzna konstrukcja łopatek. Jak zauważył Mark z Brembo, „Nie ma jednego optymalnego projektu łopatek, może się on różnić w zależności od zastosowania. Niektóre projekty, takie jak kierunkowe tarcze z zakrzywionymi łopatkami, faktycznie poprawiają przepływ powietrza przez tarczę, zamieniając ją w pompę odśrodkową. Jednakże, koszt wdrożenia tego rozwiązania jest zwiększony ze względu na potrzebę unikalnych lewych i prawych tarcz. Opatentowana przez Brembo wewnętrzna geometria filarowych łopatek zapewnia prawie wszystkie zalety przepływu powietrza zakrzywionych tarcz łopatkowych, jednocześnie umożliwiając użycie tej samej tarczy zarówno po lewej, jak i prawej stronie pojazdu. Niezależnie od konstrukcji, łopatki odgrywają ważną rolę w odprowadzaniu ciepła z tarczy i utrzymywaniu jej w zakresie temperatur dyktowanych przez ogólny skład układu hamulcowego (tzn. zacisk, klocki hamulcowe, płyn hamulcowy, itp.), będąc przy tym efektywnym z punktu widzenia wagi i integralności strukturalnej.”
Opatentowane przez DBA łopatki Kangaroo Paw
Yoni z DBA powtórzył fakt, że istnieje wiele różnych filozofii projektowania łopatek. „W naszym przypadku chcieliśmy osiągnąć dwie rzeczy, kiedy wymyśliliśmy naszą opatentowaną konstrukcję wentylacji Kangaroo Paw. Pierwszą z nich była duża powierzchnia, która zapewnia najbardziej efektywne odprowadzanie ciepła podczas przepływu powietrza przez wirnik. Drugą była wysoka wytrzymałość. Dzięki zastosowaniu specjalnie rozmieszczonych filarów i słupków w naszej konstrukcji Kangaroo Paw, obciążenie wywierane na wirnik podczas hamowania i zmian temperatury jest dobrze rozłożone, co zmniejsza zniekształcenia wirnika i redukuje balonowanie, które jest częstym problemem w przypadku wirników z prostymi łopatkami, a także niektórych konstrukcji z łopatkami zakrzywionymi.”
.