Siguranta ta la volan - ce nu stiai despre frane

In Romania, din pacate, nu sunt multi cei care-si dau seama de importanta sistemului de franare la o masina cu modificari. Orice masina vine cu frane facute special pentru puterea si greutatea dobandite in fabrica. Modificarile de putere si gabarit se vad imediat asupra modului in care lucreaza franele. Din pacate, de cele mai multe ori, tuningul se termina odata cu modificarile survenite sub capota, eventual suspensii sau ceva evacuari care "urla" mai tare. Insa franele trebuie sa fie etapa finala a tuningului, o etapa obligatorie.

Ce face un sistem de franare?

Simplu - Incetineste si opreste masina. Multi au o parere gresita despre cum functioneaza franele unei masini - acestea apasa discul sau tamburul si presiunea incetineste masina. Dar asta e doar o parte din procesul de franare.

De fapt, intregul sistem este un mecanism de schimbare a diferitelor energii ce actioneaza asupra masinii. Cand masina merge cu viteza, aceasta are energie cinetica. Cand apesi pedala de frana, placutele sau sabotii apasa asupra discului sau tamburului, transformand aceasta energie cinetica intr-una termica. Franele se incalzesc, se racesc si energia dispare.

Si acum, putina fizica - acest schimb de energii se refera la Prima lege a Temodinamicii, sau Legea Conservarii de Energie. Aceasta spune ca energia poate fi doar convertita. In cazul franelor, aceasta se transforma din energie cinetica in energie termica. Nu incercam sa facem o lectie de fizica, dar daca vrem sa achizitionam un sistem de franare performant, menit sa ne salveze viata, trebuie sa stim cum functioneaza.

Termodinamica si eficienta franelor

Sper ca pana acum v-ati convins ca sunteti pe un site de tuning. O sa ne limitam de data aceasta la franele cu disc, acestea fiind subiectul unui eventual "brake-swapping" (schimbare de frane), gasindu-se totodata in masinile puternice, de peste 100 CP. Franele cu tambur se regasesc pe puntile spate ale masinilor de dimensiuni reduse, cu motoare economice, care nu fac obiectul subiectului de fata.

Masina dotata cu frane pe disc

Cu siguranta, fiecare dintre noi s-a confruntat cu situatia in care franele masinii sa nu mai fie eficiente deloc. Este vorba de efectul "brake fade" sau, in traducere libera, franare slaba. Un efect care survine cand franele devin foarte incinse. Un caz bun de exemplu ar fi cel in care conducem masina (sau motocicleta) pe un drum de munte, la coborare folosindu-ne mai mult de frane decat de motor pentru a incetini. In timp ce masina coboara, pe un drum cu serpentine, franele sunt foarte solicitate. Acestea se incalzesc in timp ce incetinesc masina. Dar daca continuam sa franam, placutele de frana se incalzesc fara a avea sansa de a se raci. Se ajunge astfel in momentul in care atunci cand apesi pedala de frana, masina nu mai incetineste. De ce?

Discurile sunt fierbinti deja si nu pot sa mai absoarba si mai multa energie termica ( in competitiile de la LeMans ati vazut cu siguranta cum se inrosesc discurile). Aici trebuie sa analizam mai atent placutele de frana.

In orice placuta de frana vom gasi materialul de frictiune, de cele mai multe ori numit ferodou. Este de fapt un praf (pe care il putem gasi si pe jante) tinut laolalta sub forma metalica de o rasina speciala. In momentul in care placuta devine prea fierbinte, rasina din care este facut materialul incepe sa se vaporizeze, formand un gaz. Gazul acesta trebuie sa se disipe undeva, neputand ramane intre placuta si disc, asa ca formeaza un strat subtire intre cele doua. Efectul este similar cu acvaplanarea, atunci cand mergi prea repede pe ploaie. Placutele pierd contactul cu discul, frecarea se reduce. Voila! Avem efectul de franare slaba. Ce facem? Tragem pe dreapta si asteptam cateva minute sa se raceasca franele, ca sa le revina capacitatea de a absorbi din nou caldura.

Discuri incarcate cu energie termica, inrosite , de la franare excesiva

Insa cel mai intalnit mod de franare slaba nu se datoreaza emanarii de gaz din placutele de frana. Cauza este aceeasi - placutele se incalzesc prea mult. Modelele cele mai noi de placute de frana emana gaze mai putine, insa caldura acestora se transmite in etrier, discurile de frana fiind deja prea incinse pentru a mai absorbi caldura. Odata ajunsa in etrier, energia termica incepe sa "fiarba" la propriu lichidul de frana. Cand se intampla asa ceva, se formeaza bule de aer in lichidul de frana. Cum aerul se poate comprima, dar lichidul de frana nu , ajungem sa apasam pedala de frana, uneori pana in podea, fara ca masina sa incetineasca atat cat ne dorim, sau deloc. Aceasta se intampla pentru ca pedala comprima aerul format in tevile lichidului de frana, in loc sa apese placutele pe disc. Et voila, din nou!

Solutii de racire a franelor

Cum eliminam franarea slaba? Fie facem loc pe undeva gazului format de placute sa iasa, fie gasim o modalitate mai eficienta de a raci discurile de frana. Asa s-au inventat discurile de frana stantate (cu santuri mici) sau perforate.

Discurile care au o suprafata ce prezinta adancituri subtiri nu franeaza mai bine sau mai slab in esenta, insa permit gazului emanat sa iasa dintre placute si disc. La fel si cu cele perforate - gaurile permit gazului sa iasa si sa disipe caldura mai repede. Asadar, astfel de discuri permit placutei sa ramana in contact cu discul, oprind masina in timp util.

Discurile de frana

Discurile de frana au fost inventate in anul 1902 in Anglia, dar au fost folosite sub forma actuala de catre Citroen, in anul 1954, pe modelul DS. Masinile din fabrica au mai multe feluri de discuri de frana.

Modelele mai vechi sau cele slab motorizate au pe puntea fata discuri de frana simple, dintr-o singura bucata de otel care nu permite caldurii sa dispara nicaieri. Exemple de masini care au discuri de frana simple - BMW E36 318, Dacia Logan, Smart, Fiat Brava, etc. In general, aceste discuri de frana se regasesc pe masinile care nu se preteaza unui mers sportiv sau cu franari dese si violente, sau se regasesc pe puntile spate ale celor puternice.

Al doilea tip de discuri de frana, poate cel mai intalnit, este discul ventilat, care este de fapt un disc dublu, cu un mic spatiu intre cele doua discuri, pe unde poate circula aerul. Energia termica este preluata de aer si franele ventilate se racesc mai usor.

Discurile stantate nu sunt de obicei discuri stoc, venite din fabrica pe masina. Sunt cateva modele care fac exceptie de la regula, cum ar fi VW Golf VR6, care vine cu astfel de discuri din fabrica.

Discurile de frana perforate nu sunt nici ele stock pe multe masini, dar modelele cele mai rapide au astfel de discuri - Porsche 911, Lamborghini, Ferrari, M5, M3, etc. Mai gasim totodata discuri care sunt si ventilate si stantate si perforate, in acelasi timp.

O solutie pentru a avea frane mai reci, asadar o franare eficienta, este sa folosim discuri ventilate, stantate sau perforate, fie o combinatie intre cele 3 variante. Se racesc mai usor, asa ca franam mai bine. O alta solutie este sa folosim discuri de frana mai mari in diametru. Suprafata mai mare absoarbe mai multa caldura, suprafata de frecare fiind astfel mai mare. Simplu.

Sistemul de franare - componente

Un sistem de franare cu discuri este unul destul de complex - discul propriu-zis, placutele de frana si etrierul. Franele standard au etriere care apasa asupra placutei de frana cu unul sau mai multe pistonase. Acolo unde este nevoie de mai multa forta, adica in masinile sportive, pot fi folosite trei sau mai multe pistonase. Sau, la masini mai mari si grele, chiar 4 placute de frana pe acelasi disc, fiecare cu pistonasul sau. Motocicletele au de obicei intre 3 si 6 pistonase care apasa placutele de frana. Furtunele de frana sunt si ele importante, cele de competitie putand fi imbracate in material metalic, ce nu permite dilatarea acestora. Mai departe de furtunele (racordurile) de frana, sunt tevile si pompa, despre care nu detaliem, ca rare sunt cazurile in care sa se ajunga la modificarea acestora.

Sistem de franare Brembo cu disc ventilat si stantat

Placutele de frana sunt si ele de mai multe feluri si compozitii:

1 - organice - sunt cele obisnuite, intalnite pe toate masinile stock, se uzeaza incet si nu produc sunet. Dezavantajul este ca nu functioneaza bine cand se incalzesc.

2 - semi-metalice (sinterizate) - un compromis intre uzul de strada si curse, cu 40% fibre metalice. Astfel de placute doteaza de fabrica modelul Subaru Impreza WRX. Nu functioneaza insa asa de bine cand sunt reci, insa sunt eficiente cand se incalzesc.

3 - metalice - numai pentru uzul de circuit sau competitie, scot sunete ascutite si arunca mult span, nu functioneaza deloc bine cand sunt reci.

4 - ceramice - acestea au 15% fibre metalice in compozitie, dar au cupru in loc de otel, metal ce transmite caldura mai bine. Nu se uzeaza la fel de repede ca celelalte placute, se racesc mai repede, sunt mai silentioase (omul nu percepe sunetul, dar cainii o vor lua razna), praful lasat de acestea este deschis la culoare, asa ca jantele vor parea curate.

Placute de frana si suprafata de contact cu discul

Concluzii si sfaturi utile

Atunci cand avem peste 200 km/h dupa linia de 402m si trebuie sa franam, avem nevoie de frane bune. Atunci cand participam la drift si franam la fiecare 5 secunde, avem nevoie de frane bune. Daca participam la raliu sau vtm, aceeasi poveste. De obicei masinile modificate la motor participa la astfel de competitii. Odata ce masina este mai puternica, va avea nevoie de mai mult spatiu de franare cu sistemul stoc. Aici intervine piata auto de tuning, care ne pune la dispozitie variante dintre cele mai performante, de la Brembo, Baer sau Willwood, trei companii care produc sisteme de franare.

Am auzit zilele trecute pe cineva care spunea ca schimba placutele de frana in fiecare luna. Avea un BMW E36, care initial era un 318, dar acum avea motor de M5* Aici vroiam sa ajung - odata ce masina a fost modificata, franele stock sunt de domeniul trecutului. Nu numai ca sunt ineficiente, dar pot pune si siguranta in pericol. Sa nu uitam niciodata, ca ceea ce demareaza si alearga, trebuie sa se si opreasca. In siguranta.