Automobilul a devenit o necesitate in viata noastra. Vremurile in care acesta reprezenta un lux si ne diferentia de restul muritorilor de rand au trecut, iar acesta a devenit un mijloc de transport ce ne sta in permanenta la dispozitie si ne usureaza atat transportul, cat si diverse activitati gospodaresti.
Ne aducam aminte cu nostalgie de timpurile in care aprovizonarea se facea din piata, iar produsele erau aduse acasa cu sacosele, sau in cel mai bun caz cu niste carucioare de butelii imprumutate de prin vecini, iar in momentul in care doream sa cumparam cativa saci de beton sau un metru cub de caramizi trebuia sa asteptam o zi intreaga pana prindeam o camioneta de la Getax.
Astazi, aceste lucruri au devenit la fel de usoare ca oricare altele, deoarece portbagajul autoturismului proprietate personala ne sta la dispozitie.
Desigur ca atunci cand ne cumparam o masina, ne asumam si niste costuri pentru intretinerea acestuia si pentru plata asigurarilor. Cele mai importante sisteme ale unei masini sunt cele de directie si de franare, deoarece de acestea depinde viata noastra, iar aceste sisteme necesita atentia noastra permanenta.
Placutele de frana au o istorie bogata
Sistemul de franare este este un mecanism complet, ce este format din servofrana, pompa de frana si sistemele de franare ale rotilor: frane cu disc pentru rotile din spate si frane cu disc sau cu tambur pentru rotile din fata.
Placutele de frana sunt unul dintre elementele esentiale ale unui sistem de franare si sunt cele mai supuse uzurii, deoarece acestea sunt solicitate foarte des din cauza traficului infernal de pe soselele Romaniei.
Istoria franelor si a placutelor de frana incepe inca din anul 1895, atunci cand fratii Michelin au inventat anvelopa pneumatica. Acela a fost momentul in care vechile frane (ce actionau direct asupra suprafetei de rulare) au trecut in istorie si s-a trecut la dotarea automobilelor cu sisteme de franare din benzi din piele (sau metalice).
Sistemul de franare era alcatuit dintr-un levier, de care se tragea in momentele de franare, iar banda de piele se intindea si actiona prin frecare asupra volantei.
In 1899 au inceput sa se utilizeze sisteme de franare dedicate, formate din tamburi pozitionati in apropierea rotilor, asupra carora actionau o serie de benzi metalice flexibile, prevazute cu un material de frictiune.
Cea mai mare problema a acestui sistem era faptul ca isi pierdea complet eficienta pe timp de ploaie, deoarece materialul de frictiune devenea alunecos iar franarea nu mai avea loc.
Aceasta problema a fost rezolvata in 1897 de catre un englez, care a inventat un material de frictiune ce a stat la baza placutelor de frana utilizate astazi pentru sistemele de franare moderne. Frood a fondat chiar in acelasi an compania Ferodo, ce s-a specializat in constructia sabotilor de franare si a placutelor de frana captusiti cu un material de frictiune nou, format dintr-un amestec de par de animale si bitum.
Prima servo frana a fost inventata de Gottlieb Daimler in 1899 si a constat intr-un cablu de otel infasurat pe un tambur, ce avea un capat prins de caroserie, iar celalalt capat era prins de maneta de frana. Astfel, frana putea fi actionata progresiv, iar forta de franare necesara devenea mult mai mica.
Sistemele de franare cu disc, ce sunt utilizate si astazi, si-au facut aparitia la inceputul anilor 1900 inventate de englezul Frederick William Lanchester. Acesta a patentat sistemul de franare cu disc si etrier, ce era alcatuit dintr-o placa de sprijin din otel (ce este presata de catre etrier) si o suprafata de frecare aderenta.
Desi desingul si principiul de constructie erau aproape identice cu cele folosite astazi, materialele din care erau construite nu au constituit cea mai buna alegere. Placutele de frana erau realizate din cupru, erau extraordinar de zgomotoase si faceau o galagie ingrozitoare odata ce se apasa pedala de frana.
O parte din acest zgomot provenea si de la sistemul mecanic de apasare a pedalei de frana, sistemul de conducte utilizat astazi nefiind inventat inca.
Aceasta situatie a durat numai cativa ani, deoarece in 1907 compania Ferodo a venit cu o solutie inovatoare pentru a reduce zgomotul produs de placutele de frana: le-a captusit cu azbest. Chiar si asa, au trecut foarte multi ani pana cand sistemul de franare cu disc sa devina majoritar, principala problema fiind drumurile proaste si pline de praf existente in momentul respectiv.
Producatorii acelor timpuri preferau un sistem de franare cu tambur, inchis intr-o incinta ermetica, deoarece acesta era ferit de praf, noroi sau de ploaie. Acest sistem era mult mai rezistent in fata factorilor de uzura fata de sistemul de franare cu disc si placute de frana.
Tranzitia catre franele cu disc nu a fost usoara nici peste 50 de ani, atunci cand producatorii au adoptat acest sistem de franare. Desi drumurile erau considerabil mai bune, fiind in marea majoritate asfaltate, iar praful si noroiul au devenit o amintire, sistemele de franare cu disc au fost supuse unor critici numeroase si destul de dure.
Suprafata de franare si placutele de frana ale vremii erau destul de sensibile in fata unor elemente din componenta bitumului sau a sarii utilizate iarna pentru deszapezirea drumurilor si se uzau foarte repede, fiind necesare drumuri repetate in service pentru inlocuirea acestora.
Istoria placutelor de frana continua si astazi
Odata cu evolutia drumurilor si a tehnologiei constructive a automobilului, viteza de deplasare a acestora a crescut semnificativ, iar vechiul sistem de franare a devenit ineficient. Sosise deja momentul in care sistemele de franare inovative sa isi faca intrarea pe piata, iar primii care s-au gandit la un sistem de franare pe patru roti au fost cercetatorii olandezi de la Spyker.
Acestia au fost printre primii ce au introdus sistemul de franare modern, cu actionare directa pe toate cele patru roti, dar au fost urmati aproape imediat de multi alti producatori. Astfel, compania Isotta a dezvoltat un sistem de franare foarte complex, produs din mai mult de 200 de parti mecanice, 2o de rulmenti si 50 de cruci cardanice si articulatii.
Viteza cu care s-a raspandit sistemul de franare pe patru roti este cel mai bine ilustrata de faptul ca la Salonul Auto de la New York (1923) numai doi producatori americani ofereau acest sistem de franare, iar un an mai tarziu, in cadrul aceluiasi eveniment, numarul acestora a crescut la 26 (dintr-un numar total de 72 de expozanti).
Frana hidraulica si-a facut intrarea in scena in anul 1921 si a echipat in premiera un Duesenberg Model A. Desi acest prim model a fost un fiasco partial (sistemul pierdea lichid hidraulic in cantitati insemnate), tot mai multi producatori au optat pentru acesta, iar in 1933 aproape toti producatorii isi echipau masinile cu un sistem de franare hidraulic.
Servofrana moderna, asa cum o cunoastem noi, a fost patentata in februarie 1926 de catre cei de la General Motors. Sistemul a fost de-a dreptul revolutionar pentru acele vremuri, deoarece ii permitea soferului sa aplice o forta de franare de pana la trei ori mai mare fata de cea normala, fapt ce scadea susbtantial durata de franare a autovehiculului chiar in cazul unei viteze de deplasare foarte mari.
Sistemul folosit de servofrana consta intr-o pompa de vacuum ce propulsa lichidul de franare printr-un sistem special de conducte metalice pana la fiecare roata a masinii.
Discurile de frana sunt o inventie relativ recenta
Desi ideea discurilor de frana este mai veche, acestea au fost dezvoltate si perfectionate cu adevarat dupa cel de-al doilea razboi mondial. Discurile au fost introduse pentru prima oara in Marea Britanie, pe un Jaguar C – Type dezvoltat de catre cei de la Dunlop, iar urmatorul model echipat cu discuri de frana a fost in 1955: un Citroen DS.
Franele cu disc au fost folosite pentru a echipa puntea fata a autoturismelor si au intrat in dotarea de serie a marilor producatori de automobile in perioada 1960 – 1970. Acestea au fost folosite si de catre cei de la Dacia Pitesti, ce au folosit sistemul de franare cu discuri pentru toate cele patru roti ale modelului Dacia 1100, performanta ce nu a mai fost atinsa nici in ziua de astazi.
Placutele de frana sunt un element cheie al sistemului de franare cu discuri, deoarece sunt folosite la incetinirea vitezei de deplasare a autoturismului. Acestea sunt presate cu ajutorul unor etriere direct pe discul de frana si joaca un rol esential intr-un sistem de franare modern.
Franele cu disc si cu placute au ramas printre cele mai populare si mai eficiente sisteme de franare si astazi. Toate vehiculele au in dotare frane cu disc ce echipeaza puntea fata, iar in cazul modelelor foarte puternice acestea sunt prevazute si pentru rotile din spate.
Materialul din care au fos realizate initial placutele de frana a fost azbestul, deoarece acesta era un material usor de folosit, iar pretul era destul de mic. Azbestul avea si proprietati deosebite pentru disiparea rapida a caldurii, insa intercatiunea acestuia cu celelalte componente ale sistemului de franare crea mult praf.
In ultima decada acest material a iesit de pe piata, datorita riscurilor pe care le reprezenta pentru sanatate (praful de azbest se infiltreaza usor in caile respiratorii, datorita dimensiunilor mici ale particulelor si are un efect cancerigen puternic).
Exista insa anumiti producatori ce folosesc si astazi un procent foarte mic de azbest pentru unele componente de franare, dar acestia nu sunt acceptati pe piata nord americana si europeana, ce pune mare pret pe sanatatea populatiei.
Astazi, discurile si placutele de frana sunt realizate dintr-un compus organic (fara azbest), din compusi semi – metalici sau ceramici, ce au rolul de a imbunatati franarea si a disipa caldura, pentru a spori eficienta procesului franarii si a micsora distanta de franare a autovehiculelor.
Reteta folosita de catre prodcatorii actuali nu se cunoaste foarte bine, deoarece acestia prefera sa iti tina ascunse ingredientele folosite, iar singurul lucru care se stie este ca acestea inglobeaza peste 20 de materiale in compozitie.
Materialele moderne sunt folosite din ce in ce mai des datorita proprietatilor acestora in disiparea caldurii. Astfel, compusii ceramici si de carbon au calitati deosebite in privinta disiparii caldurii si rezista mult mai bine in fata factorilor de uzura si al actiunii corozive a apei.
In plus, noile materiale provoaca mai putin praf (se stie faptul ca unul dintre cei mai mari factori de poluare produsi se masini provine de la placutele de frana).
Care sunt cauzele uzurii placutelor de frana?
Placutele de frana asigura oprirea in bune conditiuni a autovehiculului, folosind forta de frecare dintre acestea si discul de frana. Acestea sunt construite din nu mai putin de doua straturi total diferite, unul avand rol de suport metalic, iar celalalt fiind acoperit cu un material de frictiune, ce este rezistent la caldura si la frecare.
Stratul de rezistenta este foarte important pentru placutele de frana, deoarece acestea trebuie sa reziste in fata unui grad mare de uzura (franele sunt printre cele mai folosite componente ale unei masini, in conditiile de trafic de astazi) si la o temperatura ce poate atinge chiar si 700 de grade.
Durata de viata a placutelor de frana este foarte diferita, in functie de producatorul acestora dar si de stilul de condus. Astfel, daca avem un stil de condus agresiv, cu accelarari bruste urmate de franari repetate, placutele de frana se vor uza mult mai repede fata de cele folosite de soferii cu un stil prudent, ce folosesc mai mult frana de motor si mai putin frana clasica.
Factorii ce contribuie la uzarea acestora pot consta in:
- Numarul mare de franari;
- Gradul de apasare a pedalei de franere. Cu cat forta de franare aplicata este mai mare, cu atat placutele se vor uza mai repede;
- Stationarea o perioada lunga avand frana de mana trasa;
- Montarea incorecta;
- Franari repetate bruste, realizate pe o lungime mare de franare;
- Folosirea unor discuri de franare ce nu se afla intr-o stare buna (sunt ovalizate, tocite sau au un grad mare de uzura).
Nu trebuie sa ne concentram atentia exclusiv pe placutele de frana, deoarece acestea nu functioneaza singure, ci sunt numai o parte componenta a sistemului de franare. Astfel, trebuie sa ne asiguram ca discurile de franare se prezinta in stare buna, iar furtunele, conductele sau pompa de frana nu sunt sparte si sunt in stare buna de functionare,