Części i regeneracja

Stan układu hamulcowego należy kontrolować co 15 tys. km, a jeśli samochód wykonuje małe przebiegi, zaleca się jego kontrolę raz do roku. Tyle wskazówka dotycząca pojazdów konwencjonalnych. W hybrydowym pojeździe elektrycznym typu plug-in – a tym bardziej w egzemplarzu w pełni elektrycznym – to nie zużycie warstw ciernych może być sygnałem, by odwiedzić warsztat.

Czynności związane z serwisowaniem układu hamulcowego powinny polegać na dokładnym przeglądzie wszystkich współpracujących części, który dokonywany jest w przypadku, gdy samochód trafił do serwisu na rutynowy przegląd związany z przebiegiem (np. co 15 tys. km) lub czasem eksploatacji (np. raz w roku). Wskazaniem do przeglądu są też niewłaściwe działanie hamulców, stwierdzone w czasie badania diagnostycznego, lub decyzja użytkownika pojazdu, który skarży się na występowanie podczas hamowania odczuwalnych drgań na kierownicy i pedale hamulca. Ważny jest również komfort akustyczny. Piszczące hamulce rozpraszają uwagę kierującego.
Z zewnątrz trudno dokładnie sprawdzić zużycie klocków, tarcz i zacisków, a ewentualne objawy kwalifikujące je do wymiany (akustyczne, eksploatacyjne) nie zawsze są wyraźne i jednoznaczne. Serwis hamulców rozpoczyna się od podniesienia pojazdu, demontażu kół i zacisków. Objawy, które kwalifikują klocki hamulcowe do wymiany, to oczywiście zużycie warstwy ciernej.
Czy pod kątem pracochłonności i kosztów części eksploatacyjnych ów serwis może się znacząco różnić, jeśli na jednym podnośniku stanie pojazd konwencjonalny, a na drugim egzemplarz z akumulatorem trakcyjnym? Okazuje się, że różnice są znaczne, gdy na warsztat trafi PHEV, tj. hybryda elektryczna typu plug-in.

Hamulce bębnowe inżynierów Škody
Pojawienie się trendu elektromobilności zmusza inżynierów do poszukiwania nowych rozwiązań. Podczas codziennej jazdy samochody elektryczne niezwykle często hamują przy wykorzystaniu rekuperacji, czyli odzyskując energię. Ich konwencjonalne hamulce muszą również być zawsze gotowe do pracy i sprawnie działać także w krytycznej sytuacji, mając na uwadze fakt, że samochód elektryczny jest cięższy niż jego odpowiednik z napędem spalinowym. Doprowadziło to do opracowania nowatorskiego rozwiązania dla samochodów elektrycznych Grupy Volkswagen, a tym samym także dla samochodów elektrycznych marki Škoda – nawet stosunkowo ciężkie pojazdy posiadają… hamulce bębnowe na tylnej osi. Dzieje się tak, ponieważ auta elektryczne często mają napęd zlokalizowany na tylnej osi i to tam odbywa się proces rekuperacji.
Hamulce tarczowe, które zazwyczaj są mniej obciążone na tylnej osi nawet w przypadku samochodów spalinowych, jeszcze rzadziej wykorzystywane są podczas jazdy pojazdów elektrycznym. Stwarza to ryzyko, że tylne hamulce tarczowe w samochodach elektrycznych będą bardziej narażone na korozję powierzchniową, stąd zastosowanie hamulców bębnowych w takich samochodach. Powód? Tarcze mogą zardzewieć nie tylko szybciej, co po prostu mała odległość klocków od powierzchni tarcz może spowodować zwiększenie oporów ruchu danego koła. O jak dużej precyzji mowa, dowodzi pomiar bicia osiowego tarczy. Norma dla tarcz używanych (w zależności od ich średnicy) wynosi od 0,15 do 0,06 mm. Z doświadczeń inżynierów z firmy TRW wynika, że wystąpienie bicia większego niż 0,1 mm może świadczyć o niedokładnym oczyszczeniu lub skrzywieniu piasty. Można to stwierdzić, mierząc bicie powierzchni piasty, do której przylega tarcza. Nie powinno ono być większe niż 0,02 mm. Nadmierne bicie tarczy, będące wynikiem montażu na krzywą lub nieoczyszczoną piastę, powoduje jej ocieranie o klocek. W wyniku tego po kilku tysiącach kilometrów powstają na tarczy lokalne wybrania, co objawia się różnicą jej grubości i skutkuje wibracjami w czasie hamowania.
I tu właśnie przewaga hamulców bębnowych. W porównaniu z tarczowymi układ bębnowy jest w dużej mierze układem zamkniętym, co oznacza znacząco mniejszą ilość pyłu hamulcowego uwalnianego bezpośrednio do atmosfery. Hamulce bębnowe generalnie znacznie lepiej radzą sobie z dłuższą bezczynnością, daleko mniejsze jest też ryzyko wystąpienia zbyt dużych oporów ruchu (zakładając poprawne wyregulowanie szczęk). Elementy układu hamulcowego w samochodach hybrydowych i elektrycznych zużywają się dużo wolniej, bo do wytracania prędkości wykorzystywane są też silniki, które dzięki temu ładują baterie. Stąd kiełkujące u niektórych producentów aut pomysły, by zalecać regularną wymianę klocków i tarcz w określonych interwałach, niezależnie od stopnia ich zużycia. Bo niewykorzystywany regularnie układ może korodować.

Serwis hamulcowy: Mitsubishi Outlander i Outlander PHEV
Postanowiliśmy skonfrontować te spostrzeżenia z doświadczeniami koncernu motoryzacyjnego i projektujących układy hamulcowe. W pierwszym rzędzie obszernych komentarzy udzielili nam specjaliści z serwisów ASO japońskiej marki w Polsce. Interesowało nas, co możemy wiedzieć z poczynionych analiz czy szacunków, gdy spytać o różnice w kosztach i pracochłonności prac podczas serwisowania układu hamulcowego (wybranych) modeli aut elektrycznych i osobno konwencjonalnych marki Mitsubishi?
– Z uwagi na to, że model Eclipse Cross PHEV jest stosunkowo krótko na rynku i przebiegi nie są jeszcze na tyle duże, aby można było dokonać porównań z Eclipse Cross, porównanie robione jest na przykładzie konwencjonalnego Mitsubishi Outlandera i Outlandera PHEV. Modele elektryczne w ogóle nie są brane pod uwagę, ponieważ nie posiadamy takowych w ofercie – wyjaśnia tytułem wstępu Kinga Ossowska, menadżer ds. PR i mediów społecznościowych w Mitsubishi Motors, ASTARA Poland.
Okazuje się, że w samochodach marki Mitsubishi elementy wykonawcze (tarcze i klocki hamulcowe) układu hamulcowego są niemal takie same dla modeli konwencjonalnych i hybrydowych. Drobne różnice obejmują średnicę tarczy, budowę zacisku hamulcowego pod względem liczby tłoczków – zależnie od specyfikacji. Z tego powodu nie ma mowy o znacznych różnicach w pracochłonności podczas serwisowania układu hamulcowego w każdym z nich oraz znacznych różnicach w cenach materiałów. Wahają się one w granicach 5% na korzyść modeli hybrydowych.
A co z dominującym poglądem, że klocki hamulcowe i tarcze w pojazdach z napędem elektrycznym wymienia się w dłuższych odstępach czasu niż w tradycyjnych pojazdach spalinowych? W odpowiedzi słyszymy, że zużycie elementów układu hamulcowego, tak jak innych układów samochodu, w dużym stopniu zależy od sposobu jego eksploatacji (trasa, miasto, spokojna jazda, jazda „nerwowa” typu gaz – hamulec, bez umiejętności hamowania silnikiem w samochodach konwencjonalnych lub wykorzystywania odzysku energii w modelach hybrydowych), jednak przyjmując jazdę w cyklach mieszanych, przy umiejętności hamowania silnikiem, przyjąć można, że dla samochodów konwencjonalnych klocki hamulcowe osi przedniej wystarczają na około 30 000-60 000 km. Natomiast klocki tylnej osi na około 60 000-80 000 km. Z kolei w samochodach hybrydowych przebiegi wynoszą około: 80 000-100 000 km dla osi przedniej, 100 000-120 000 km dla osi tylnej. Tarcze hamulcowe dla obydwu przypadków wymienia się zwykle co drugą wymianę klocków.
Na koniec interesowało nas, czy faktycznie podczas regularnych przeglądów aut elektrycznych odnotowuje się ślady korozji na elementach układu hamulcowego. I co wtedy robi ASO? Specjaliści z Mitsubishi zwracają uwagę, że ślady korozji pojawiające się na tarczach hamulcowych związane są bardziej ze specyfiką użytkowania samochodu (sporadyczne użytkowanie na krótkich odcinkach z lekkim hamowaniem) niż tym, czy samochód jest hybrydowy, EV czy tradycyjny. Skorodowana tarcza hamulcowa powoduje nierównomierne zużycie klocków hamulcowych, wibracje w czasie hamowania i osłabia skuteczność działania układu hamulcowego. W takich przypadkach zalecana jest wymiana skorodowanych tarcz hamulcowych po to, aby układ był niezawodny i zapewniał bezpieczeństwo podróżującym.

Od konwencjonalnych po „elektryki” z hamowaniem rekuperacyjnym
W samochodach z napędem elektrycznym, oprócz konwencjonalnego procesu hamowania, odbywa się hamowanie rekuperacyjne. Polega ono na tym, że silnik elektryczny przetwarza energię kinetyczną na elektryczność, dzięki czemu może spowolnić pojazd w taki sam sposób jak hamulec hydrauliczny. Wydajność hamowania odzyskowego zależy od pojemności akumulatora, dlatego w pojazdach typu mild hybrid i full hybrid jest ona stosunkowo niska, a w pojazdach typu plug-in i całkowicie elektrycznych wysoka.
Hamowanie rekuperacyjne jest szczególnie praktyczne w sytuacjach miejskich, kiedy kierowca musi często przyspieszać i zwalniać, a także podczas pokonywania pochyłości. Jednak w wielu przypadkach dynamicznej jazdy silnik elektryczny nie jest w stanie wytworzyć wystarczającej siły do całkowitego spowolnienia samochodu, dlatego wciąż potrzebne jest dodatkowe wykorzystanie hamulców hydraulicznych.
Obecnie większość samochodów hybrydowych i elektrycznych posiada układy hamulcowe zaadaptowane z podobnych modeli z silnikiem spalinowym. W związku z tym często są one przewymiarowane, a ich elementy nie są w pełni wykorzystywane. To dlatego np. firma Brembo stworzyła Beyond EV Kit, generujący mniejszy hałas i odporny na korozję zestaw tarcz i klocków hamulcowych do najpopularniejszych modeli samochodów elektrycznych. Produkty te działają ciszej i są odporniejsze na utlenianie, a także minimalizujący opór resztkowy. Oferta klocków i tarcz do samochodów elektrycznych została stworzona z innowacyjnych materiałów i w nowoczesnych procesach produkcji stosowanych do części na pierwszy montaż. 
Czym różnią się materiały cierne stosowane w samochodach elektrycznych od tych z samochodów konwencjonalnych? Firma Brembo twierdzi, że hałas, wibracje i szorstkość hamulców wpływają na komfort jazdy, a w przypadku pojazdów z cichym napędem elektrycznym te niedogodności są szczególnie odczuwalne. Dlatego nowe materiały cierne powinny w jak największym stopniu wygłuszać działanie układu. Ponadto muszą być odporne na rdzę i gromadzenie się nieczystości, ponieważ są rzadziej używane. Muszą także zapewnić wysoki i stabilny współczynnik tarcia nawet po dłuższym okresie nieaktywności.

Specjalnych różnic w procedurze serwisowej hamulców nie ma
Wracając na warsztat, gdzie na podnośniki trafiły egzemplarze o skrajnie różnych napędach. Podobnie jak podczas tradycyjnej kontroli układu hamulcowego, należy zwrócić uwagę na zużycie wszystkich elementów i sprawdzić funkcjonowanie całego układu. W samochodach elektrycznych szczególnie istotne jest przyjrzenie się szkodliwemu działaniu czynników zewnętrznych, które przyczyniają się do powstawania korozji. Po stwierdzeniu uszkodzeń na tarczy, klockach, zacisku lub tłoczku zacisku należy przeprowadzić natychmiastową wymianę części.
Jakie są wskazówki dotyczące wyboru płynu hamulcowego? Dla pojazdów hybrydowych i elektrycznych zaleca się takie same okresy wymiany płynu jak dla pojazdów konwencjonalnych. Do samochodów najnowszej generacji, wyposażonych m.in. w systemy ABS czy ESP, producenci zalecają płyny o niskiej lepkości, szczególnie do pojazdów elektrycznych. Wynika to ze specyfiki działania tych systemów, które muszą reagować szybko i precyzyjnie.

Rafał Dobrowolski
Fot. Škoda, Mitsubishi, Brembo