Гальма повинні бути легшими
Вимога до легкої конструкції застосовується до всіх компонентів автомобіля. У розробці майбутніх гальм нові колодки та легші диски повинні зіграти свою роль. Керамічний гальмівний диск занадто дорогий для серійних автомобілів, але є конструкції, які значно зменшують вагу, не збільшуючи розрив у витратах.
Керамічні гальмівні диски в даний час є найкращими в гальмівних системах. На жаль, вони все ще занадто дорогі для машин масового виробництва. Ось чому важчий чавунний гальмівний диск залишається першим вибором. Сьогодні гальмівна система важить близько 12 кг на колесо в автомобілі нижчого середнього класу, як довідався Юрген Ланге, директор TMD Friction. Гальмівний диск має частку 6,4 кг, гальмівний супорт 4,3 кг, задні пластини гальмівних накладок 517 г та накладки, фрикційний матеріал 410 г.
При гальмуванні раніше красиві алюмінієві колеса, особливо на передній осі, покриті чорним пилоподібним покриттям, що обумовлено зносом гальмівних накладок. Цей чорний гальмівний пил отримує свій колір через стирання диска (оксид заліза), основну частину стирання.
Нові колодки гальмівних дисків продовжують термін служби гальм
Для того, щоб зменшити стирання гальмівних дисків, здається, підходить новий накладковий матеріал, який спочатку утворює на диску переносну або фрикційну плівку, яка захищає диск від надмірного стирання. За словами Ланге, це збільшило б термін служби диска більш ніж удвічі.
В даний час очікується середній термін служби дисків 90 000 км, і підкладка повинна бути замінена приблизно через половину терміну служби. Залишається питання: чи має цей (фрикційна плівка) негативний вплив у повсякденному житті? Чи зменшує він коефіцієнт тертя? Чи заохочує людей «заснути», коли гальма завжди натискаються обережно? А як щодо чутливості до вологи? А виробник лобового скла вже не міг нанести захисний шар?
Вимоги до гальмування змінились у гібридних та електромобілях, оскільки відновлення сили бере на себе частину сили гальмування під час звичайного уповільнення - але не під час екстреного гальмування та гальмування незадовго до того, як транспортний засіб зупиниться. Крім того, ці машини можуть бути значно важчими, ніж автомобілі з одним двигуном внутрішнього згоряння. Бажання зменшити розмір гальм, швидше за все, застряє в цій дилемі, оскільки було б безвідповідально відправляти гібриди та електромобілі в дорогу щодо відновлення сил із слабшими механічними гальмами.
Легкі конструкції для звичайних гальмівних дисків дозволяють заощадити гальма
Але як можна зменшити вагу звичайного колісного гальма? Інго Гофман з Schwäbische Hüttenwerke (SHW) разом із професором Германом Переможцем з TU Дармштадт вивчали шляхи зменшення ваги гальмівного диска. Керамічні диски важать лише приблизно половину звичайного чавунного диска, але, на жаль, вони приблизно в 20 разів дорожчі, але легкі конструкції для звичайних гальмівних дисків мають потенціал. Це, звичайно, трохи дорожче, але вони можуть зменшити вагу до 30%.
Залишається з’ясувати, чи можливе поєднання сталі та кераміки. Там термічне розширення матеріалів партнерів і крихкість кераміки, а також її ціна встановлюють жорсткі межі.
Якщо поставити питання про включення керамічних частинок у сірий чавун, то буде сказано зворотне: чи все одно це повинен бути сірий чавун? - Наприклад, в одній досліджуваній конструкції лите фрикційне кільце приварене тертям до листового алюмінієвого горщика. Це рішення виявилося достатньо надійним у тестах.
Пошук роботи інженерів
Основою став гальмівний диск для платформи Audi B вагою 9,9 кг, діаметром 320 мм і шириною фрикційного кільця 30 мм. З нею фрикційне кільце і горщик виготовляються з одного лиття. Вага варіанта, звареного тертям, впала до 8,4 кг. Економія ваги для всіх чотирьох стекол автомобіля становить до 6 кг - це дуже багато.
Гальма: Заощаджуйте вагу за допомогою більш легких гальмівних супортів та задніх пластин колодок
Більшу вагу можна було б заощадити на гальмівних супортах і опорних пластинах колодок, але тут ентузіазм інженерів, ймовірно, обмежений. Врешті-решт, гальмо - це елемент безпеки вищого порядку, який нічим іншим не замінити.
Інша можливість - це композитний литий диск, але це, ймовірно, економить лише близько 100 г. Виготовлення диска, звареного тертям, вимагає нових інструментів та невеликих змін у рецептурі сірого чавуну, але лише робить диск трохи дорожчим. Інженери-виробники давно знають, що сірий чавун та алюміній можна з’єднати за допомогою зварювання тертям.
Замість алюмінієвого горщика, однак, може використовуватися також листовий сталевий горщик, який лише трохи важчий за алюмінієвий горщик. Вага керамічного диска таким чином не буде досягнуто, але серійні машини повинні залишатися доступними.