Wentylowane tarcze hamulcowe mają wewnętrzne kanały powietrzne między dwiema powierzchniami ciernymi. Podczas obrotu działają jak pompa odśrodkowa – zasysają powietrze od strony piasty i wyrzucają rozgrzane powietrze ku zewnętrznej krawędzi. To właśnie ta konstrukcja, a nie same otwory lub nacięcia na powierzchni, odpowiada za skuteczniejsze odprowadzanie ciepła.
Czym jest wentylowana tarcza hamulcowa?
Tarcza wentylowana składa się z dwóch pierścieni ciernych połączonych wewnętrznym systemem żeber lub łopatek. Pomiędzy nimi znajdują się kanały, przez które przepływa powietrze. Taka budowa zwiększa powierzchnię oddawania ciepła i umożliwia chłodzenie także od wewnętrznej strony elementu.
Dla porównania tarcza lita jest pojedynczym, pełnym dyskiem bez kanałów w środku. Może dobrze sprawdzać się przy mniejszych obciążeniach, na przykład na tylnej osi lekkiego samochodu miejskiego. Nie należy też utożsamiać wentylacji z nacinaniem albo nawiercaniem. Otwory i rowki są modyfikacjami powierzchni ciernej. Tarcza może być jednocześnie wentylowana i nawiercana, wentylowana i nacinana albo pozostać gładka od zewnątrz.
Jak działa efekt pompy odśrodkowej?
Podczas hamowania tarcza pochłania energię kinetyczną samochodu w postaci ciepła. Jej obrót wymusza przepływ powietrza przez wewnętrzne kanały. W ten sposób żebra tarczy działają podobnie do wirnika pompy odśrodkowej. Nie chodzi więc tylko o większą powierzchnię chłodzenia, lecz także o aktywne przepompowywanie powietrza przez wnętrze tarczy.
Przepływ można opisać w czterech etapach:
- Rotacja – tarcza obraca się razem z piastą i kołem, nadając ruch powietrzu znajdującemu się w kanałach.
- Zasysanie – powietrze trafia do kanałów od strony środkowej, w pobliżu piasty.
- Przepływ przez kanały – obracające się łopatki prowadzą powietrze pomiędzy powierzchniami ciernymi i odbierają ciepło od rozgrzanego materiału.
- Wyrzut ciepła – ogrzane powietrze przemieszcza się ku zewnętrznemu obwodowi i opuszcza tarczę.
W tarczach o prostych, słupkowych lub kolumnowych żebrach przepływ jest kształtowany przez układ wewnętrznych podpór. W bardziej zaawansowanych konstrukcjach stosuje się łopatki kątowe, często wygięte po łuku. Taki układ może zwiększać skuteczność przepływu, ale wymaga właściwego przypisania tarczy do lewej albo prawej strony pojazdu.
W tym przypadku spotkasz oznaczenia LH i RH. Odpowiadają one odpowiednio lewej i prawej stronie samochodu. Tarcza kierunkowa musi być zamontowana zgodnie z kierunkiem obrotu oraz ukształtowaniem łopatek. Zamiana stron może zmienić warunki przepływu powietrza i ograniczyć korzyści przewidziane przez konstruktorów.
Jak różnią się poszczególne rodzaje tarcz?
Nazwy opisujące tarcze odnoszą się do różnych cech ich budowy. „Wentylowana” mówi o kanałach wewnętrznych, natomiast „nacinana” i „nawiercana” opisują zmiany na powierzchni ciernej.
| Typ tarczy | Konstrukcja | Główna funkcja | Zastosowanie |
|---|---|---|---|
| Lite | Jednolity dysk bez kanałów wewnętrznych | Odprowadzanie ciepła przez zewnętrzne powierzchnie | Lekkie samochody i mniej obciążone osie, często tylne |
| Wentylowane | Dwie powierzchnie cierne połączone kanałami i żebrami | Przepływ powietrza przez wnętrze oraz szybsze oddawanie ciepła | Najczęściej przednia oś samochodów o większych obciążeniach |
| Nacinane lub nawiercane | Rowki albo otwory na powierzchni tarczy | Usuwanie części gazów, pyłu i wody z obszaru kontaktu z klockiem | Zastosowania wymagające dodatkowego oczyszczania powierzchni ciernej |
W praktyce te cechy mogą występować razem. Tarcza nawiercana nie musi być wentylowana, a tarcza wentylowana nie musi mieć żadnych nacięć ani otworów. O rodzaju elementu decyduje przede wszystkim jego wewnętrzna konstrukcja.
Dlaczego wentylacja ogranicza fading?
Fading to spadek skuteczności hamowania wywołany przegrzaniem elementów układu. Gdy temperatura rośnie, właściwości materiału ciernego mogą się zmieniać, a kierowca odczuwa słabszą reakcję hamulca mimo podobnego nacisku na pedał.
Wewnętrzne kanały nie eliminują ryzyka przegrzania w każdych warunkach, ale zwiększają tempo odprowadzania energii cieplnej. Dzięki temu tarcza łatwiej utrzymuje parametry podczas częstego hamowania, jazdy z dużym obciążeniem albo zjazdu po stromym odcinku drogi. Wentylacja może też ograniczać nierównomierne nagrzewanie, które sprzyja odkształceniom i pęknięciom termicznym.
Najważniejsze korzyści wynikające z przepływu powietrza przez wnętrze tarczy to:
- skuteczniejsze odprowadzanie ciepła z obu powierzchni ciernych;
- mniejsze ryzyko spadku skuteczności hamowania przy dużym obciążeniu termicznym;
- ograniczenie nierównomiernego nagrzewania i związanych z nim odkształceń;
- większa stabilność pracy tarczy i klocków podczas powtarzanych hamowań.
Wentylowane tarcze są zwykle cięższe i droższe od litych, dlatego nie montuje się ich automatycznie w każdym samochodzie. Dobór zależy od masy pojazdu, konstrukcji układu hamulcowego, mocy oraz przewidywanego sposobu użytkowania. Zawsze trzeba zachować specyfikację producenta, także przy wyborze współpracujących klocków hamulcowych.
Wentylacja oznacza kanały wewnątrz tarczy, a nie wzór otworów na jej powierzchni. Dzięki efektowi pompy odśrodkowej rozgrzane powietrze jest usuwane z wnętrza, co pomaga utrzymać skuteczność hamowania. Tarcze lite mogą wystarczyć przy spokojnej jeździe i małych obciążeniach, natomiast wentylowane lepiej odpowiadają pojazdom, które częściej pracują w wysokiej temperaturze.
