Rareori ne ocupăm mai îndeaproape de frânele propriilor vehicule. Intervențiile se limitează în mare parte la înlocuirea plăcuțelor și discurilor, mulți oameni nici măcar nu respectă intervalul obligatoriu de înlocuire a lichidului de frână. Aceste componente ale mașinii reprezintă probabil cele mai importante subsisteme ale vehiculelor rutiere din punct de vedere al siguranței.

În trecut
În ciuda faptului că importanța frânei nu mai este pusă sub semnul întrebării, atunci când mașinile au apărut, erau capabile să producă o mică reducere a vitezei și erau sisteme extrem de complicate, greu de gestionat.
Constructorii au preferat să construiască motoare decât sisteme de frânare în urmă cu mai mult de o sută de ani. Apoi realitatea a fost că mașinile de pasageri au devenit prea puternice și prea rapide pentru anii 1910 și 1920. Era necesar să se poată apăsa frânele. Mai exact, în cele mai multe cazuri, nu vorbim de o apasare cu piciorul, ci de o intervenție manuală: frânele cu bandă trebuiau acționate manual.
Frânele cu tambur montate pe osii erau deja în faza experimentală la începutul anilor 1900. Erau construite, iar din cauza expansiunii termice incomod de mare la căldură, nu era indicat să le folosești pe serpentine. Intervalul de service a fost de aproximativ de 500 de kilometri.
Câțiva ani mai târziu, cele două frâne cu tambur ale punții din spate au fost plasate în interiorul roții, astfel încât aceasta era mai puțin sensibilă la condițiile meteorologice. Pentru că la acea vreme doar puntea spate era frânată. Viața lor era atunci de 1600 de kilometri.

Frâna cu tambur încă există în industria auto, deși astăzi este obișnuită doar la categoriile de dimensiuni mai mici, chiar și atunci doar pe puntea spate, eventual ca frână de mână.
Originile frânelor pe disc sunt complicate ca orice lucru care valorează mulți bani. Deși au început să fie folosite în serie în anii 50, principiul de frânare în sine exista din 1898.O persoană pe nume Elmer Ambrose Sperry le-a instalat pe propria mașină electrică, iar frâna era acţionată complet electric. Acest lucru arată că originile mașinilor electrice și ale brake-by-wire sunt mult mai vechi decât am putea crede la început.
În 1953, Dunlop a venit cu un sistem de frână pe disc foarte asemănător cu soluția de astăzi, care a fost instalat în Jaguar-ul de tip C. Nu a fost primul vehicul cu frâne pe disc, dar încă este considerat o piatră de hotar din punct de vedere tehnic.
De aici au început îmbunătățirile: asistență în vid, hidraulice, frâne pneumatice, ABS și alte electronice auxiliare.

Tipuri de frâne pe disc
Frână pe disc cu etrier flotant: La fel ca în toate tipurile, au început să verifice posibilitățile de reducere a bugetului. În curând, s-a născut familia de frâne cu etrier flotant - care s-a răspândit într-un număr enorm de mare de atunci - și din care rulează pe șosea mai multe versiuni. Esența lor este comună: există pistoane doar pe o parte, iar pe cealaltă parte se poate apăsa și pe disc în timpul funcționării, deoarece acesta nu are o poziție fixă. De aici și numele „floating”.
Depinde de design care parte nu are piston, dar principiul de bază este întotdeauna eliminarea cilindrilor de lucru unde răcirea este mai puțin eficientă.
Frână pe disc cu etrier plutitor: Aceasta poate fi găsită în majoritatea autoturismelor mici și mijlocii. Și-a primit numele de la faptul că mecanismul său de închidere seamănă cu un pumn strâns. Ambele părți sunt trase împreună de știfturi de ghidare care sunt foarte bine ascunse și protejate. Să vedem unul în acțiune:

Frână pe disc cu etrier plutitor încadrat: Aceasta este aproape exact aceeași cu cea anterioară, doar că aici există un cadru complet în jurul plăcuțelor. Datorită comprimării pistonului, nu numai că presează inserția pe propria sa parte, ci trage și cadrul pe sine, astfel încât comprimă și cealaltă inserție.
Frână pe disc combinată cu etrier flotant: Există o mică problemă cu ambele frâne menționate mai sus, în special cu prima - acestea pot fi încărcate doar într-o măsură limitată în comparație cu etrierele fixe. Prin urmare, pentru ca vehiculele mai grele să nu fie echipate cu un sistem fix de a cincea roată, a fost inventată o combinație de două flotoare, care permite deja o forță de operare suficientă chiar și pentru categoria camioanelor ușoare.

Materiale
Cât de mult poate fi încărcat discul de frână/placuța de frână și cât timp putem face asta, depinde de materialele alese. În general, șaua și discul au aproape întotdeauna o bază de oțel, cu plăcuțele de frână variația este puțin mai mare.
Evident, compoziția exactă nu este făcută publică de către producători, dar cunoaștem utilizările de bază: așa-numitul material de frecare care vine în contact cu discul este format dintr-un amestec de lianți (de exemplu rășină), materiale de umplutură (de exemplu oxid de fier) , lubrifianți (de exemplu grafit) și metale (de exemplu țesătură de oțel). Astăzi, nu toate inserțiile conțin oțel, ele sunt fabricate prin procedee ceramice.

Sursă :www.pexels.com

De asemenea, este clar că poate fi folosit pentru răcirea activă și pasivă a frânelor. De exemplu, în acest scop se folosesc diversele orificii și caneluri de pe discurile de frână, sau golurile care sunt găurite în manta discului și cu care putem obține o eficiență de răcire de până la 20-30%.

Sursă :www.pexels.com

În orice caz, trebuie să amintim și discurile de frână carbon-ceramice, despre care am putea crede că au fost create pentru durabilitatea lor, deși nu acesta a fost punctul său principal. În sporturile cu motor, greutatea vehiculului este de o importanță critică, așa că totul este făcut pentru a fi mai ușor. Un set complet nu cântărește mai mult de 6 kilograme la Formula 1 actuală, în cazul oțelului, este de aproape trei ori mai mult.
Pe lângă aceasta, este adevărat că rezistă mult mai bine la sarcinile termice decât oțelul și, din această cauză, este folosit mult mai târziu.

Răspândirea mașinilor electrice a schimbat ceva
Odată cu răspândirea mașinilor hibride și electrice, a devenit posibilă recuperarea unei anumite energii care apare în timpul frânării, care poate fi returnată bateriei.
Această recuperare a făcut posibilă protejarea mult mai bună a sistemului de frânare de aceeași dimensiune, asigurând astfel intervale de înlocuire mult mai lungi pentru plăcuțe și discuri.

Una dintre deficiențele actuale ale vehiculelor BEV o reprezintă greutatea: în categoria lor, acestea pot cântări cu sute de kilograme mai mult decât același vehicul cu motor cu ardere internă. Am putea concluziona că aceste mașini necesită frâne mai puternice, dar asistența la frânare regenerativă compensează foarte mult acest dezavantaj.
Este important de menționat că, în ciuda celor de mai sus, producătorii de obicei supradimensionează frânele și pentru mașinile electrice, astfel încât clienții percep de obicei o performanță de frânare crescută în comparație cu ceea ce au experimentat înainte.

Privind în viitor, răspândirea sistemelor brake-by-wire este aproape incontestabilă și se datorează electrificării crescute pe de o parte, pe de altă parte datorită faptului că poate fi programabilă mult mai ușor pentru sistemele de condus autonom și de asistență la conducere.
Deseori este menționat ca argument în favoarea sistemului că este mai ușor de gestionat, deoarece lichidul de frână și alte elemente care făceau parte din sistemul hidraulic nu mai sunt necesare. Este important de menționat aici că acest lucru nu este valabil și astăzi, deoarece mașinile de astăzi echipate cu sistem brake-by-wire au încă frâna hidraulică în cazul unei defecțiuni electrice la vehicul.