O bezpieczeństwie w ruchu drogowym decyduje oczywiście jej użytkownik, ale maszyny, którymi się poruszamy muszą nam gwarantować możliwość jego zapewnienia. Decydującą rolę w zachowaniu bezpieczeństwa ruchu pełnią układy hamulcowe.

Bezpieczeństwo przede wszystkim, ale znajdą się tacy, którzy powiedzą, że równie ważne są osiągi i tu na szczęście idą one w parze. Efektywność układów hamulcowych zależy od wielu czynników i jednym z nich jest sam płyn hamulcowy.

Jak to działa?

Płyn hamulcowy umożliwia przeniesienie siły w układzie hamulcowym od elementu sterującego, tłoka w pompie sterowanej nogą czy ręką, do elementu wykonawczego, zacisku czy cylinderka hamulcowego. Możliwe jest to dzięki ciśnieniu hydraulicznemu płynu znajdującego się w układzie i jego jednej z podstawowych zdolności czyli nieściśliwości. Dzięki temu zachowana jest precyzja dozowania sił w całym układzie.

Płyn przedostaje się poprzez przewody hamulcowe do zacisku czy cylinderka, gdzie powoduje przesunięcie elementów ciernych w kierunku tarczy czy bębna hamulcowego.

Teraz dochodzi do sedna sprawy. Podczas tarcia następuje zamiana energii kinetycznej pojazdu na energię cieplną. Zasada jest prosta, im więcej energii kinetycznej w jednostce czasu zamienimy w cieplną, tym więcej ciepła w tym samym czasie powstanie w układzie hamulcowym. Inaczej, im mocniej hamujemy, czyli im szybciej spada prędkość, tym bardziej rozgrzewamy układ hamulcowy.

Ciepło, które jest produkowane w układzie w większości jest oddawane na zewnątrz, ale pewna jego część rozgrzewa cały układ hamulcowy elementy okoliczne, klocki, tarcze, zaciski a tym samym także płyn hamulcowy.

Czego wymagamy od płynu hamulcowego?

Wertując literaturę napotkamy z całą pewnością następujące wymagania:
– właściwości wysokotemperaturowe,
– właściwości niskotemperaturowe,
– właściwości reologiczne,
– mieszalność z wodą,
– oddziaływanie korozyjne na metale,
– oddziaływanie na gumę i elastomery,
– odporność na pienienie,
– stabilność ogólna płynu.

Które z nich będzie najważniejsze? Ano to, które decyduje o ciągłości pracy układu. Jeżeli niespełnienie któregoś z wymagań powoduje gwałtowną utratę skuteczności hamowania, to ten parametr uznamy za najważniejszy.

Każda ciecz charakteryzuje się wrzeniem, a podczas wrzenia ciecz przechodzi w stan gazowy wewnątrz jej objętości. W takiej sytuacji mówimy o powstawaniu tzw. korków parowych, a ich ściśliwość powoduje gwałtowną utratę skuteczności hamowania.

Aby zapewnić bezpieczną pracę układu hamulcowego musimy poznać poziom temperatur do jakich płyn może zostać rozgrzany i zastosować taki, którego temperatura wrzenia będzie wyższa od tej wartości.

Jak wysoka temperatura?

Nowoczesne motocykle, czy samochody wymają wysokiej temperatury wrzenia płynu. Wymagania stawiane przez konstruktorów są analizowane przez międzynarodowe instytucje gwarantujące bezpieczeństwo ruchu pojazdów i określane na odpowiednim poziomie. Temperatura wrzenia na poziomie ok. 150°C uznawana jest powszechnie za niebezpieczną.

Temperatura wrzenia cieczy zależy od jej składu chemicznego. Skład chemiczny płynów na przestrzeni lat mocno się zmieniał. Najstarsze płyny hamulcowe oparte były na oleju rycynowym z dodatkiem alkoholi (butanolu i diacetonu) – np DA-1.

Kolejne wymagania (DOT 3) to tlenki etylenu i eterów glikoli i poliglikoli. W międzyczasie pojawiły się układy sterowane olejami hydraulicznymi. Kolejne wymagania (DOT 4) to płyny na bazie estrów boranu. (DOT 5) to kolejny wyjątek – oleje silikonowe, zupełnie odmienne, stosowane między innymi przez wojskowych ale i w motocyklach Harley-Davidson. Najnowsze klasy np. DOT 5.1 to najczęściej estry boranu.

Popularne płyny klas DOT 3, DOT 4 i DOT 5.1 zawierają glikole i ich pochodne. Niestety chłoną one wilgoć z powietrza co nazywamy higroskopijnością. Zawartość wody powoduje obniżenie temperatury wrzenia płynu. Przyjmuje się, iż 1% zawartości wody w płynie obniża temperaturę wrzenia o 50°C. Dlatego też, tak ważna jest okresowa (maksimum co 2 lata) wymiana płynu hamulcowego.

Woda do układu hamulcowego może dostawać się poprzez:

• elastyczne przewody hamulcowe,
• uszczelnienia tłoków, cylinderków i zbiorniczka wyrównawczego.

Słaba mieszalność wewnątrz układu hamulcowego powoduje nierównomierny rozkład zawartości wody w różnych miejscach. Największym źródłem wchłaniania się wody są elastyczne przewody hamulcowe i uszczelnienia zacisków czy cylinderków. W ich okolicy zawartość wody może być nawet trzykrotnie większa niż w zbiorniczku płynu.

Wiedząc o tym, należy określić temperatury wrzenia: płynu niezawierającego wody – temperatura wrzenia „suchego” oraz płynu zawodnionego – temperatura wrzenia „mokrego”.

Poniżej zestawiono wymagania międzynarodowych norm i parametry płynów hamulcowych Motul.

UWAGA! Płyny wyczynowe typu RBF (n.p. Motul RBF 600 FL, Motul RBF 660 FL) charakteryzują się dużo wyższymi, nieosiągalnymi dla innych płynów temperaturami wrzenia suchego i mokrego ale szybciej chłoną wilgoć z otoczenia. Wymieniać je należy co 12 miesięcy.

Poza temperaturą wrzenia płynom hamulcowym stawiane jest wiele innych wymagań.

Płynność w szerokim zakresie temperatur

To parametr gwarantujący szybką i właściwą pracę układów hamulcowych. Wymagania międzynarodowe stawiają limit maksymalnej lepkości płynu w niskich temperaturach. Bardzo wymagające pod tym względem są płyny klasy DOT 5.1. Zostały one opracowane w celu prawidłowej pracy systemów ABS w bardzo niskich temperaturach.

Ochrona przed korozją

Woda przedostająca się do układu hamulcowego grozi jego korozją. Zagrożone są wewnętrzne powierzchnie cylinderków czy zacisków hamulcowych, pomp i przewodów metalowych. Międzynarodowe wymagania jasno określają odporność korozyjną płynów. Aby to spełnić stosuje się dodatki antykorozyjne pasjonujące powierzchnie metali. Stosuje się m in. inhibitory rdzewienia stali, najczęściej typu aminowego lub pochodne kwasu tetrapropylenobursztynowego oraz inhibitory korozji metali nieżelaznych, najczęściej pochodne 1,2,3-benzotriazolu.

Własności smarne

Wysokie naciski panujące wewnątrz układu wymagają stosowania środków ochronnych w celu zapewnienia trwałości współpracujących elementów. Jako dodatki smarne o działaniu przeciwzużyciowym stosowane są fosforany organiczne głównie fosforan trikrezylu. Przeciętnie płyn hamulcowy zawiera nawet 20–30% środka smarującego.

Kompatybilność z uszczelnieniami

Elastomery uszczelnień i inne materiały np. gumowe muszą zachowywać trwałość i elastyczność przez długi czas. Międzynarodowe wymagania określają maksymalną wartość pęcznienia na 16%, aby zachowana była odpowiednia wytrzymałość i współpraca uszczelniających elementów.
UWAGA! Zmieszanie płynu hamulcowego z olejami czy rozpuszczalnikami i paliwami powoduje znaczący wzrost zużycia uszczelnień, a w konsekwencji prowadzi do usterek w układzie hamulcowym (wycieki, zwiększone opory działania itp.).

Odporność na pienienie

Nadmierne pienienie jest groźne ze względu na gwałtowny wzrost ściśliwości. Prowadzi to do utraty siły hamowania. Stosowanie dodatków antypiennych jest koniecznością.

Mieszalność

Płyny hamulcowe mogą być:
higroskopijne – absorbujące wilgoć w różnym stopniu:

• olej rycynowy/alkohol, np. płyn DA-1
• DOT 3 – etery-glikole/poliglikole
• DOT 4, DOT 4 ISO class VI, DOT 5.1 – estry boranu/estry glikolu
• DOT 4+ , DOT 5.1 – estry silikonu

niehigroskopijne – nie absorbują wilgoci i nie są mieszalne z wodą:

• oleje mineralne i syntetyczne, np. Citroen LHM, LDS
• DOT 5 – silikony, np. Harley Davidson

Wszystkie płyny higroskopijne są mieszalne z wodą i wzajemnie kompatybilne.

Nie można mieszać płynów higroskopijnych z niehigroskopijnymi. Płyny niehigroskopijne są między sobą także niemieszalne, np. DOT 5 nie jest mieszalny z olejami mineralnymi czy syntetycznymi.

Źródło: MOTUL