Спирачките трябва да са по-леки
Изискването за лека конструкция важи за всички компоненти на автомобила. При разработването на бъдещи спирачки, новите накладки и по-леките дискове трябва да играят своята роля. Керамичният спирачен диск е твърде скъп за масово произвежданите автомобили, но има дизайни, които значително намаляват теглото, без да отварят разликата в разходите.
Понастоящем керамичните спирачни дискове са най-доброто в спирачните системи. За съжаление те все още са твърде скъпи за масово произвежданите превозни средства. Ето защо по-тежкият чугунен спирачен диск остава първият избор. Днес спирачната система тежи около 12 кг на колело в автомобил от по-нисък среден клас, както научи Юрген Ланге, директор на TMD Friction. Спирачният диск има дял от 6,4 kg, спирачният апарат 4,3 kg, задните пластини на спирачните накладки 517 g и накладките, фрикционният материал 410 g.
При спиране предишните красиви алуминиеви джанти, особено на предния мост, са покрити с черно, подобно на прах покритие, което се дължи на износването на спирачните накладки. Този черен спирачен прах получава цвета си от износването на диска (железен оксид), основната част от абразията.
Новите накладки на спирачните дискове удължават експлоатационния живот на спирачките
За да се намали износването на спирачните дискове, изглежда подходящ нов материал за облицовка, който първоначално образува трансфер или триещ се филм върху диска, който предпазва диска от прекомерно износване. Това би увеличило повече от два пъти експлоатационния живот на диска, каза Ланге.
Понастоящем се очаква среден експлоатационен живот на дисковете от 90 000 км и облицовката трябва да бъде сменена след около половината от експлоатационния живот. Остава въпросът: Има ли този (триещ се филм) „намазка“ отрицателен ефект в ежедневието? Намалява ли коефициента на триене? Насърчава ли хората да „заспиват“, когато спирачките винаги се натискат внимателно? Ами чувствителността към влага? И производителят на предното стъкло вече не можеше да нанесе защитен слой?
Изискванията за спиране се промениха при хибридните и електрическите автомобили, тъй като възстановяването поема част от спирачната сила при нормално забавяне - но не и по време на аварийно спиране и спиране малко преди автомобилът да спре. Освен това тези автомобили могат да бъдат значително по-тежки от тези със само един двигател с вътрешно горене. В тази дилема желанието да се намали размерът на спирачките вероятно ще заседне, защото би било безотговорно да се изпращат хибриди и електрически превозни средства по пътя им по отношение на възстановяването с по-слаби механични спирачки.
Спирачките могат да спестят тегло с леки конструкционни концепции за конвенционални спирачни дискове
Но как може да се намали теглото на конвенционалната спирачка на колелата? Инго Хофман от Schwäbische Hüttenwerke (SHW), заедно с проф. Херман Победител от TU Дармщат, разгледаха начините за намаляване на теглото на спирачния диск. Керамичните дискове тежат само около половината от конвенционалния чугунен диск, но за съжаление са около 20 пъти по-скъпи, но леките конструктивни концепции за конвенционалните спирачни дискове имат потенциал. Те, разбира се, са малко по-скъпи, но биха могли да намалят теглото с до 30%.
Остава да разберем дали е възможна комбинация от стомана и керамика. Там термичното разширение на материалните партньори и чупливостта на керамиката, както и нейната цена поставят строги граници.
Ако се зададе въпросът за включването на керамични частици в сивия чугун, се казва обратното: все още ли трябва да е сив чугун? - Например, в една конструкция, която беше изследвана, отлитият фрикционен пръстен е заварен чрез триене към листов алуминиев съд. Това решение се оказа достатъчно стабилно при тестовете.
Търсене на работа за инженери
Основата беше спирачен диск за платформата Audi B с тегло 9,9 кг, диаметър 320 мм и ширина на триещия пръстен 30 мм. При нея фрикционният пръстен и гърнето са направени от една отливка. Теглото на варианта, заварен с триене, спадна до 8,4 кг. Икономията на тегло за четирите стъкла на автомобила достига до 6 кг - това е много.
Спиране: Спестете тегло с по-леки спирачни апарати и подложки
Повече тегло би могло да бъде спестено върху спирачните апарати и задните плочи на накладките, но тук ентусиазмът на инженерите вероятно е ограничен. В крайна сметка спирачката е защитен елемент от най-висок порядък, който не може да бъде заменен с нищо друго.
Друга възможност е композитният гласови диск, но това вероятно спестява само около 100 g. Производството на заварен чрез триене диск изисква нови инструменти и малка промяна в рецептата за сив чугун, но само оскъпява диска. Производствените инженери отдавна знаят, че сивият чугун и алуминият могат да бъдат съединени чрез заваряване чрез триене.
Вместо алуминиев съд обаче може да се използва тенджера от стоманена ламарина, която е само малко по-тежка от алуминиевата тенджера. Теглото на керамичен диск няма да бъде постигнато по този начин, но масово произвежданите автомобили трябва да останат достъпни.