Układ hamulcowy, podobnie zresztą jak większość podzespołów we współczesnych samochodach, na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat zmienił się dość diametralnie pod względem zaawansowania technologicznego. Wprawdzie podstawowe zadania stawiane hamulcom – zapewnienie bezpieczeństwa oraz odpowiedniego poziomu komfortu jazdy – są niezmienne, jednak sposób ich realizacji cały czas ewoluuje. Bardzo dobrze widać to na przykładzie okładzin hamulcowych i składu mieszanki, z której są one wykonane.

Tajemnicze składy mieszanki coraz bardziej eko

Aby hamulce działały prawidłowo w pełnym zakresie temperatur i odznaczały się określoną trwałością, ich producenci przygotowują odpowiednie mieszanki materiału ciernego dostosowane do konkretnych typów pojazdów (okładziny cierne klocka składają się nawet z ponad 20 różnego rodzaju składników dobranych w odpowiednich proporcjach). – Każdy producent ma własną mieszankę, z której wytwarza okładzinę cierną klocka i jej receptura objęta jest ścisłą tajemnicą. Najpopularniejszymi materiałami wykorzystywanymi do produkcji klocków hamulcowych są: grafit, opiłki brązu, wełna stalowa, włókno miedziane i szklane oraz tlenki żelaza. Materiały te łączy się za pomocą żywic i poddaje procesowi wypalania, który wzmacnia ich strukturę – tłumaczy Monika Majchrowicz, dyrektor ds. rozwoju w firmie Steinhof.

Jak dodaje Marcin Kiełczewski, ekspert Bosch ds. układów bezpieczeństwa w pojazdach, składniki mieszanki, z której wykonana jest okładzina klocków hamulcowych cały czas podlegają zmianom, chociażby ze względu na aspekt ekologiczny: – W obecnie produkowanych klockach hamulcowych marki Bosch został całkowicie wyeliminowany azbest, tak popularny jeszcze w latach 80. poprzedniego stulecia. Zawartość miedzi także została ograniczona do minimum.

Również firma KAMOKA, jak zapewnia Mateusz Bednarski – specjalista do spraw technicznych, cały czas udoskonala swoje produkty, by nie tylko zapewniały bezpieczeństwo na drogach, lecz również spełniały normy środowiskowe. Dlatego też ostatnie lata w kwestii składu mieszanek przyniosły ograniczenie emisji cząstek stałych, a także eliminację  substancji szkodliwych dla zdrowia.

Pylenie materiałów ciernych

Bez względu na to, jaki będzie skład mieszanki, z której wykonane są klocki hamulcowe, zawsze będą one pyliły, gdyż jest to naturalny proces związany z ich pracą. Jednak już stopień pylenia w dużej mierze będzie zależny właśnie od składu materiału ciernego. Na europejskim rynku wciąż dominują klocki składające się w ok. 20% ze stali oraz żelaza. Są to wprawdzie składniki bardzo wydajne, ale jednocześnie mocno pylące.

Warto mieć świadomość, że w wyniku ścierania włókien stalowych znajdujących się w materiale ciernym powstają niepożądane przez kierowców osady na felgach. – Dla kierowcy to również walor użytkowy. Na ulicach nietrudno zauważyć popularność felg ze stopów lekkich. Odsłonięte w nich ramiona narażone są na ciągłe osadzanie się pyłu z klocków, co po czasie pozostawia nieestetyczne i trudne do usunięcia zabrudzenia – wyjaśnia Joanna Krężelok, Head of Sales Office w TMD Friction Oddział w Polsce i dodaje, że pył ten jest lekki, przez co łatwo unosi się w powietrzu, którym oddychamy. Jak duże ma to znaczenie, można sobie uświadomić, licząc, ile razy w ciągu dnia naciskamy pedał hamulca.

– Należy także wspomnieć, iż taki pył jest szkodliwy dla zdrowia człowieka. A więc zminimalizowanie efektu pylenia klocków jest także bardzo ważne z punktu widzenia naszego samopoczucia – dodaje Marcin Kiełczewski.

Klocki hamulcowe niskopylące

Niepożądane efekty pylenia klocków sprawiają, że działy badawczo-rozwojowe wielu firm pracują nad takimi mieszankami okładzin ciernych, które pozwolą ograniczyć to zjawisko, a jednocześnie nie wpłyną na pozostałe parametry klocka hamulcowego. Stąd też na rynku pojawia się coraz więcej rozwiązań o zmniejszonym stopniu pylenia, choć, zdaniem Moniki Majchrowicz, nie można powiedzieć, że tego rodzaju klocki nie pylą w ogóle, bo to po prostu niemożliwe z fizykochemicznego punktu widzenia.

– Zaletą tych klocków jest pozytywny wpływ na walory estetyczne felg. Ograniczenie zawartości metali w składzie mieszanki powoduje mniejsze zużycie materiału ciernego w niższych temperaturach pracy układu hamulcowego, a także mniejszą adhezję powstającego pyłu. Niska zawartość metali redukuje ponadto hałas w trakcie hamowania – wymienia Mateusz Bednarski.

Zalety klocków małopylących dostrzega również Robert Rożek z EBC Polska. Według niego klienci wybierają klocki tego typu ze względu na niższą o 60–90% emisję pyłów. Ich niewielkie ilości można ponadto łatwo usunąć przez zwykłe mycie, ponieważ nie zawierają one cząstek włókien stalowych, jak to ma miejsce w przypadku większości innych klocków. Po drugie, nawet gdy są zimne, hamują równie dobrze jak klocki oryginalne, a po rozgrzaniu działają jeszcze efektywniej – są w stanie wyhamować klasyczną limuzynę, sportowe auto kompaktowe bądź stuningowanego hatchbacka z prędkości 160 km/h na odcinku o 13 metrów krótszym w porównaniu z oryginalną częścią zamienną.
Jednak każde rozwiązanie prawie zawsze oprócz zalet ma również wady. Zdaniem Moniki Majchrowicz z punktu widzenia klienta minusem kloców małopylących w porównaniu ze zwykłymi klockami hamulcowymi może być cena. Należy również nadmienić, że do takich klocków trzeba dobrać właściwe tarcze. Zbyt duże różnice w twardości materiałów i ich charakterystyce mogą bowiem powodować dużo szybsze zużywanie się klocków bądź tarcz.
– Wady klocków małopylących uwidaczniają się przy większym obciążeniu hamulców. Przyjmuje się temperaturę 250°C jako graniczną, po przekroczeniu której klocki niskopylące zużywają się znacznie szybciej, przyspieszając jednocześnie zużycie tarcz hamulcowych. Ponadto osiągnięcie tej samej siły hamowania w stosunku do konwencjonalnych klocków wymaga przyłożenia odrobinę większej siły na pedał hamulca – dodaje Mateusz Bednarski z firmy KAMOKA.

Klocki ceramiczne wyjściem z sytuacji?

Mniejszym pyleniem charakteryzują się również hamulce węglowo-ceramiczne. Związane jest to z ich trwałością, która wynika z cech materiałów zastosowanych do ich budowy. Układy węglowo-ceramiczne pod względem właściwości plasują się jednak niemal dokładnie po przeciwnej stronie klocków niskopylących.

– Łączy je ograniczenie produkcji cząstek stałych w postaci pyłu, ale różni skuteczność hamowania i warunki temperaturowe pracy – tłumaczy Mateusz Bednarski. – Tam, gdzie klocki niskopylące ukazują swoje wady (wysoka temperatura pracy), układy ceramiczno-węglowe pokazują, do czego zostały stworzone. Stąd można je zobaczyć głównie w autach sportowych bądź ciężkich SUV-ach, w których podwyższona temperatura pracy wynika z wysokich prędkości oraz dużej masy własnej pojazdu. W przypadku większości samochodów osobowych i normalnej ich eksploatacji mocne nagrzanie elementów ciernych w celu zapewnienia ich skuteczności bywa problematyczne, co zmniejsza popularność tego typu rozwiązania.

Na zalety ceramicznych klocków hamulcowych zwraca uwagę także dr inż. Tomasz Orłowski, kierownik DBiR-segment pojazdów osobowych/R&D manager-PC sector w firmie Lumag. Charakteryzują je nie tylko niskie zużycie materiału ciernego, ale także tarczy. W efekcie nie brudzą one felg pyłem powstającym przy zużyciu klocków i tarczy, który w dużo mniejszym zakresie przykleja się do elementów pojazdu. Ponadto są one znacznie cichsze od tradycyjnych klocków „low steel” najczęściej używanych w Europie; nie powodują także wibracji podczas hamowania.

Klocki niskopylące czy jednak tradycyjne?

Czy klocki niskopylące bądź ceramiczne, ze względu na wymienione wyżej zalety, stanowią przyszłość układów hamulcowych i można się spodziewać, że wyprą z oferty tradycyjne rozwiązania? Patrząc przez pryzmat obecnego popytu na tego typu klocki hamulcowe, można stwierdzić, że do takiego przełomu zbyt szybko nie dojdzie. Jak zauważa Monika Majchrowicz z firmy Steinhof, większość ludzi nadal kieruje się ceną, a ta w przypadku tradycyjnych rozwiązań wciąż jest bardziej atrakcyjna. To zatem naturalne, że właściciele starszych, niedrogich samochodów, które poruszają się głównie w mieście, poszukując części zamiennych, zwracają uwagę przede wszystkim na cenę i poszukują tańszych zamienników.

Także w przypadku elementów ceramicznych powodem ograniczonej popularności takich układów jest ich koszt wynikający ze skomplikowanego oraz energochłonnego procesu produkcyjnego. Robert Rożek z EBC Polska uważa jednak, że biorąc pod uwagę całość wydatków współczesnego kierowcy, owa różnica w cenie jest jak najbardziej akceptowalna.