Wibracje hamulca nie muszą być najtrudniejszym technicznie problemem, ale mogą stać się źródłem bólu głowy dla mechaników, zwłaszcza że problemy z montażem są często ich główną przyczyną. Wiedza o tym, jak diagnozować, rozwiązywać, a co najważniejsze – zapobiegać wibracjom tego układu, ma zatem zasadnicze znaczenie podczas skutecznego serwisowania hamulców i pozwala uniknąć reklamacji ze strony niezadowolonych klientów. O rady poprosiliśmy dział techniczny Delphi Technologies, jednego z czołowych producentów tarcz hamulcowych w jakości OE.

Czym jest wibrowanie hamulca?
Drganie hamulca jest zazwyczaj odczuwalne jako wstrząs boczny na kierownicy, pulsacja na pedałach lub nawet wibracje w podłodze podczas hamowania. Może wahać się od ledwo zauważalnej wibracji do pełnego drgania, w każdym razie stopniowo, z czasem pogarsza się, powodując nieodwracalne uszkodzenie tarcz hamulcowych oraz wpływając na komfort i bezpieczeństwo jazdy.

Co powoduje drganie hamulca?
Głównym winowajcą jest nierównomierna zmiana grubości tarczy (DTV – Disc Thickness Variation). Aby zapewnić skuteczne hamowanie, tarcza powinna mieć tę samą grubość na całym obwodzie. Innymi słowy, dwie powierzchnie cierne (zewnętrzna i wewnętrzna) powinny być tak samo zużyte. DTV to termin używany do określenia zjawiska nierównomiernej zmiany grubości tarczy, co oznacza, że grubość obu stron (bieżni) nie jest taka sama.
Podczas uruchomienia hamulców w pojeździe z DTV klocki będą wciskane w cieńsze obszary tarczy, by następnie dotrzeć do grubszych (mniej zużytych). Powoduje to, że klocek skutecznie odbija się od tarczy, wytwarzając drgania, które przekazywane są przez zacisk, płyn hamulcowy aż do pedału hamulca lub kierownicy.

Co powoduje DTV?
DTV może być spowodowane wieloma czynnikami, w tym nieprawidłowym montażem tarczy, zachowaniem kierowcy lub błędami w procesie produkcyjnym.

• Brud i korozja – jedną z głównych przyczyn DTV jest gromadzenie się zanieczyszczeń między piastą a powierzchnią montażową tarczy. Bicie osiowe, spowodowane nawet najmniejszą cząstką brudu lub rdzy, jest powiększane w miarę przesuwania się na zewnątrz tarczy. Przykładowo: pojedyncza cząstka rdzy o średnicy zaledwie 0,05 mm, czyli wielkości ludzkiego włosa, może powodować bicie osiowe powyżej 0,1 mm, mierzone na środku bieżni hamującej. Nadmierne bicie obracającej się tarczy w połączeniu z pracującymi klockami powoduje jej nierównomierne zużycie, a tym samym zmianę grubości powierzchni roboczych.
• Niewłaściwy montaż – za każdym razem, gdy montujemy nowe klocki hamulcowe, bardzo ważne jest unikanie mocnego/długotrwałego hamowania przez pierwsze 200 km. Pomoże to przenieść równomierną warstwę materiału ciernego z klocka na tarczę (elementy prawidłowo „ułożą się”). I odwrotnie, w przypadku nieprzestrzegania tej zasady może to powodować nierówne osadzanie się klocków na powierzchni tarcz, co prowadzi do nierównomiernego gromadzenia się ciepła. Punkty styku klocka z tarczą mogą stać się bardzo gorące w porównaniu z resztą tarczy. Jeśli temperatura w tych punktach przekroczy 650°C, żeliwo zmienia się strukturalnie i przekształca w twardy materiał, zwany cementytem. Zmienia to strukturę tarczy i powoduje jej nierównomierne zużycie.
• Przegrzanie tarcz hamulcowych – tarcza hamulcowa zwykle przechodzi około 100 000 cykli rozgrzewania i chłodzenia w trakcie całego swojego życia. Nie stanowi to problemu – tarcze są zaprojektowane tak, aby szybko się ochładzały między hamowaniami. Jednak gdy hamulce są używane wielokrotnie i/lub w krótkich odstępach czasu, na przykład podczas długich zjazdów, tarcze nie mają wystarczająco dużo czasu, aby rozproszyć ciepło. Wtedy mogą się przegrzewać. Zjawisko to może spowodować zanik siły hamowania, a temperatury tarcz mogą przekraczać 650°C, co zmienia ich strukturę, a w konsekwencji powoduje wspomniane DTV.
• Zablokowane zaciski hamulcowe – chociaż zablokowane zaciski stosunkowo rzadko powodują występowanie DTV, to zardzewiałe lub uszkodzone tłoki lub prowadnice uniemożliwiają swobodne poruszanie się zacisku hamulcowego. Konsekwencją tego może być punktowe przyciśnięcie klocków do tarcz nawet wtedy, gdy pedał hamulca nie jest wciśnięty. Prowadzi to do nierównomiernego ścierania się materiału klocka i występowania gorących punktów styku na powierzchni tarczy hamulcowej.

Inne czynniki powodujące drgania hamulca
– Jeśli nie ma dowodów na różnice w grubości, ważne jest, aby zbadać inne obszary mogące odpowiadać ze ten rodzaj usterki. Łożyska kół mogą być np. mocno zużyte i mieć nadmierny luz, co będzie odczuwalne poprzez wychylenia tarczy hamulcowej. Inną potencjalną przyczyną, szczególnie w przypadku tarcz cienkościennych, jest nieprawidłowy montaż koła. Zbyt wysoki moment obrotowy na śrubach kół może doprowadzić do wykrzywienia tarczy. To samo dotyczy momentu dokręcania śrub mocujących tarczę do piasty koła. Zastosowanie zbyt wysokiego momentu może zniekształcić powierzchnię styku piasty. Wszystkie te problemy mogą skutkować wibracjami układu hamulcowego – wyjaśnia Tomasz Hurt z działu technicznego Delphi Technologies.

Porady dotyczące najlepszych praktyk
Postępując zgodnie z kilkoma prostymi zasadami, można praktycznie wyeliminować ryzyko wystąpienia wibracji hamulca:

• Przed ponownym założeniem tarcz sprawdź najpierw ich grubość. Za pomocą mikrometru zmierz grubość tarczy 10 mm od zewnętrznej krawędzi, w ośmiu równo odległych punktach na obwodzie. Nigdy nie opieraj pomiarów na jednym miejscu. Porównaj wyniki ze specyfikacją producenta. Jeśli pomiar wykracza poza tolerancje producenta, tarczy nie można eksploatować i należy ją wymienić. Zasadniczo maksymalna dopuszczalna zmiana grubości pomiędzy dwiema stronami wynosi około 0,015 mm.
• Upewnij się, że zarówno powierzchnie mocowania piasty, jak i tarczy są skrupulatnie oczyszczone i wolne od rdzy lub jakichkolwiek innych zabrudzeń lub smarów. Do czyszczenia używaj szmatki i odpowiedniego środka odtłuszczającego.
• Po zamontowaniu tarcz użyj czujnika zegarowego, aby sprawdzić bicie boczne. Tarcze należy przykręcić wszystkimi śrubami mocującymi, z równym momentem obrotowym. Pokrętło testowe musi być bezpiecznie przymocowane do nieruchomego, ale regulowanego urządzenia, na przykład ramienia sterującego.

Umocuj końcówkę czujnika zegarowego około 10 mm wewnątrz krawędzi wirnika, ustaw na zero i obracaj ręcznie o 360°, rejestrując maksymalne i minimalne bicie. Tolerancje będą się różnić w zależności od marki, maksymalne dopuszczalne bicie tarcz należy sprawdzić w dokumentacji technicznej producenta pojazdu, gdyż zakres może wahać się od 0,01 mm do 0,10 mm.

• Jeśli bicie wykracza poza tolerancję, sprawdź ponownie dopasowanie tarczy do piasty. Jeśli jest prawidłowe, zdemontuj ją i przeprowadź kontrolę bicia za pomocą DTV na łożysku koła/zespole piasty.
• Upewnij się, że obudowa zacisku jest czysta, a prowadnice nasmarowane, wolne od rdzy i swobodnie się poruszają.
• Dokręcić wszystkie elementy mocujące koła według kolejności i z prawidłowymi ustawieniami momentu obrotowego.
• Zawsze montuj nowe hamulce zgodnie z wytycznymi producenta.
• Zapobiegaj przegrzaniu tarcz przez niewłaściwe używanie hamulców. Unikaj zarówno długotrwałego hamowania z dużej prędkości, jak i zatrzymywania samochodu na długich stromych zjazdach – zamiast tego użyj niższego biegu, aby skorzystać z hamowania silnikiem.