Sistemul de frânare la mașinile de mâine

Acum că am analizat transformările pe care le-au suferit mașinile pe parcursul evoluției lor în prima parte a secțiunii „Frânele viitorului”, vom încerca să înțelegem cum va arăta sistemul de frânare al viitorului, în lumina anumitor tendințe actuale, precum variabila sustenabilitatea mediului și introducerea conducerii autonome.

Sustenabilitatea mediului și sistemul de frânare: ce ne rezervă viitorul?

Să începem cu variabila de sustenabilitate a mediului, în special cu cea mai grea provocare, reducerea emisiilor de dioxid de carbon. Pentru a reduce cantitatea de CO2 eliberată în atmosferă, trebuie să reducem consumul. Pe lângă dependența de tipul de motor folosit, nivelurile de consum depind foarte mult de greutatea vehiculului, motiv pentru care sistemul de frânare trebuie modificat pentru a reduce greutatea.

Modul de reducere a greutății sistemului de frânare

Tehnologiile pe care le vom lua în considerare aici pentru a reduce greutatea sistemului de frânare al mașinii sunt discurile de frână, plăcuțele de frână și etrierele.

Tehnologii pentru discuri de frână

Să începem cu discurile de frână, prin analizarea principalelor tehnologii, dintre care unele sunt deja pe piață, iar altele vor deveni disponibile în viitorul apropiat:

• discuri compozite din fontă și aluminiu (BMW). Suprafață de frânare din fontă și butuc din aluminiu, îmbinate mecanic cu știfturi de oțel: această soluție reduce greutatea cu aproximativ 15% în comparație cu un disc de frână din fontă integral.

• discuri compozite din fontă și oțel (MB). Din 2014, Mercedes oferă modelele sale high-end cu un disc de frână cu o suprafață de frânare din fontă, montată prin interferență pe un butuc de oțel. Soluția, care este produsă de Brembo ca echipament original Mercedes, reduce greutatea cu aproximativ 15%.

• discuri co-cast din fontă și oțel (MB Aftermarket). Această soluție de la Brembo îmbină o suprafață de frânare din fontă cu un butuc de oțel prin turnarea în comun a celor două materiale, ceea ce reduce greutatea cu 15%, păstrând în același timp intacte performanța și stilul.

• discuri eco-cast din fontă și aluminiu. Aceasta este o soluție Brembo care nu a fost comercializată încă și implică un disc compozit (fontă pentru suprafața de frânare și aluminiu pentru butuc) îmbinat prin turnarea în comun.

• discuri dual-cast din fontă și aluminiu (prima și a doua generație). Potrivite pentru curse și pentru modele sport, discurile de primă generație sunt formate din două părți, suprafață de frânare din fontă de carbon și butuc din aluminiu, unite prin turnarea în comun, cu o reducere a greutății de aproximativ 20% și o elasticitate mai mare a sistemului, pentru a reduce riscul de deformare între suprafața de frânare și butuc.  Discurile din a doua generație utilizează o poziție diferită a știfturilor care conectează suprafața de frânare la butuc, ceea ce îmbunătățește ventilația discului și crește capacitatea de disipare a căldurii și rezistența la fisurare termică.

• discuri flotante cu racord mecanic. Discuri din fontă cu conținut ridicat de carbon conectate la un butuc de aluminiu prin utilizarea bucșelor elastice care garantează o bună elasticitate a sistemului, prevenind deformările și vibrațiile nedorite.

• discuri compozite din oțel și oțel inoxidabil. Discuri cu butuc din oțel, conectate mecanic la o suprafață de frânare din oțel inoxidabil. Prin folosirea de oțel, grosimea atât a suprafeței de frânare (max. 8 mm) cât și a butucului (2,5 mm) poate fi redusă. Suprafața de frânare poate rezista confortabil la temperaturi de până la 600°. Reducerea greutății este de aproximativ 30% față de discurile din fontă, totuși durabilitatea atât a discurilor, cât și a plăcuțelor crește. Butucul din tablă de oțel este realizat prin ambutisare adâncă, spre deosebire de orificiile și fantele realizate prin perforare. Suprafața de frânare este produsă din oțel inoxidabil perforat la rece. Cele două componente sunt apoi asamblate, iar suprafața de sprijin este supusă unui proces final de șlefuire pentru a îndeplini valorile de toleranță necesare.

• discuri integrale din aluminiu. Acestea prezintă unele dificultăți din cauza caracteristicilor critice pe care materialul le prezintă la temperaturi de peste 400° și se anticipează utilizarea plăcuțelor speciale de frână. Utilizarea aluminiului face posibilă reducerea greutății cu aproximativ 40% în comparație cu un disc similar din fontă.

• discuri din carbon ceramic. Discuri flotante care utilizează material carbon-ceramic pentru suprafața de frânare, cu o reducere a greutății de până la 50% față de discurile din fontă. Această tehnologie oferă și alte avantaje: absența deformării termice, un coeficient de frecare ridicat și constant si durabilitate superioară (de peste 200.000 km).