Δισκόφρενο

Τα δισκόφρενα είναι ένας τύπος συστήματος πέδησης.

Η ιστορία

Η ιστορία τους ξεκινά το 1890, όπου ξεκινούν τα πρώτα πειράματα στην Αγγλία. Το 1902 ο Frederick William Lanchester, πατεντάρισε το πρώτο σύστημα δισκόφρενου με δάγκάνα, και το χρησιμοποιούσε στα Lanchester cars που παράγονταν στο Μπέρμιγχαμ. Το σύστημα δούλευε καλά, αλλά τα μέταλλα και τα κράματα που ήταν διαθέσιμα εκείνη την εποχή δεν ήταν κατάλληλα για δισκόφρενα. Για βελτίωση χρησιμοποίησε τον χαλκό, όμως η κακή κατάσταση των δρόμων έφθειρε γρήγορα τον δίσκο, κάνοντας το δισκόφρενο αναξιόπιστο.http://www.hemmings.com/hsx/stories/2011/04/01/hmn_opinion3.html

Η αμερικάνικη Crosley Hot Shot προσέφερε ένα αυτοκίνητο με δισκόφρενα το 1950 για έξι μήνες. Μετά όμως επανήλθε στα ταμπούρα, λόγω ανεπαρκούς έρευνας που προκαλούσε τεράστια προβλήματα αξιοπιστίας, ειδικά σε περιοχές όπου τον χειμώνα χρησιμοποιούνταν αλάτι στους δρόμους, το οποίο προκαλούσε σκουριές και κολλήματα στα φρένα.https://en.wikipedia.org/wiki/Disc_brake#cite_note-Langworth_1996-2

Η Chrysler ανέπτυξε και προσέφερε από το 1949 μέχρι το 1953 ένα μοναδικό σύστημα φρένου που αντί για δίσκο με δάγκανα είχε δυο δίσκους, οι οποίοι όταν το σύστημα ενεργοποιουνταν άγγιζαν σε δυο εσωτερικές επιφάνειες ενός τυμπάνου, που έπαιζε και το ρόλο της θήκης. https://en.wikipedia.org/wiki/Disc_brake#cite_note-Langworth_1996-2

Το 1953 εμφανίστηκαν τα πρώτα αξιόπιστα δισκόφρενα. Αναπτύχθηκαν από την Dunlop στο Ηνωμένο Βασίλειο, είχαν τοποθετηθεί στην Jaguar C-Type, ένα αγωνιστικό αμάξι, που βοήθησε την εταιρεία να κερδίσει τις 24 ώρες του Λε Μαν το 1953.https://en.wikipedia.org/wiki/Disc_brake#cite_note-4 Εκείνη τη χρονιά, το Austin-Healey 100S ήταν το πρώτο αμάξι με δισκόφρενα (είχε και στους τέσσερις τροχούς) που διατέθηκε στο κοινό, πλην όμως παρήχθη σε μόλις 50 αντίτυπα.

Το 1955 η Citroën έβγαλε στην παράγωγη το DS, το οποίο είχε μπροστά, κοντά στη μετάδοση, δισκόφρενα με δάγκανες και πίσω ταμπούρα.https://en.wikipedia.org/wiki/Disc_brake#cite_note-6 Αυτός ο συνδυασμός έμεινε απαράλλακτος καθ' όλη την 20-ετή διάρκεια παραγωγής του μοντέλου, που πούλησε πάνω από 1,5 εκατομμύριο μονάδες και ήταν το πρώτο αυτοκίνητο μαζικής παραγωγής με δισκόφρενα. Έκτοτε, τα δισκόφρενα βρίσκουν εφαρμογή σε σχεδόν κάθε όχημα.

Μηχανικά μέρη

Το όλο σύστημα του δισκόφρενου περιλαμβάνει:

1. Τη δαγκάνα, που φέρει τα πιστόνια που πιέζουν…
2. τα τακάκια επάνω στο…
3. δίσκο.

Η δαγκάνα στερεώνεται πάνω στην ανάρτηση με προσαρμογέα που πιάνει σε μια βάση. Εννοείται ότι ο προσαρμογέας και οι βίδες, λόγω των ισχυρών φορτίων που δέχονται, είναι κατασκευασμένα από υψηλής ποιότητας υλικά. Τα δισκόφρενα, όπως και τα ταμπούρα, δουλεύουν με πεπιεσμένο ρευστό, οπότε εύκαμπτα σωληνάκια τα συνδέουν με το κύκλωμα πέδησης.

Λειτουργία

Το ρευστό φτάνει μέσω των σωληνώσεων φτάνει στη δαγκάνα, η οποία έχει τα προαναφερθέντα πιστόνια των οποίων ο αριθμός ποικίλει από το ένα πιστόνι, μέχρι τα δώδεκα (όσο πιο πολλά τόσο καλύτερη η απόδοση). Τα πιστόνια αυτά πιέζουν τα τακάκια, τα οποία είναι πλάκες με επίστρωση υλικών πέδησης, που ανάλογα με την θερμοκρασία αρίστης λειτουργίας χωρίζονται σε:

1. Κοινά τακάκια (πιάνουν καλά όταν είναι κρύα, αλλά υπερθερμαίνονται γρήγορα).
2. Αγωνιστικά τακάκια (δεν πιάνουν καλά όταν είναι κρύα, αλλά αργούν να υπερθερμανθούν).
3. Ημι-αγωνιστικά τακάκια (συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα των δύο κατηγοριών).

Τα τακάκια γραπώνουν τον δίσκο, ο οποίος έχει διάφορες μορφές, ανάλογα με το όχημα που εξοπλίζει, δηλαδή μπορεί να είναι συμπαγής ή να έχει κανάλια αερισμού. Η επιφάνεια του δίσκου μπορεί να είναι «λεία», μπορεί να έχει τρύπες ή αυλάκια ή και τα δύο.

Από την φυσική προκύπτει ότι το κάθε κινούμενο σώμα έχει κινητική ενέργεια και ότι αν αυτό το σώμα πέσει σε έναν τοίχο όλη αυτή η ενέργεια θα απελευθερωθεί ακαριαία υπό την μορφή της θερμικής ενέργειας, προκαλώντας ζημιές. Τα φρένα μειώνουν την κινητική ενέργεια με ελεγχόμενο τρόπο, αλλά και πάλι παράγεται θερμότητα. Τα δισκόφρενα υπερέχουν έναντι των ταμπούρων στην ταχύτερη απαγωγή της θερμότητας και στη θερμοκρασία λειτουργίας, καθώς τα ταμπούρα σταματάνε να δουλεύουν στους 450 °C, ενώ τα δισκόφρενα αντέχουν έως τους 1.200 °C)

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των δισκοφρένων

Τα πλεονεκτήματα είναι:

1. Καλύτερη απαγωγή θερμότητας.
2. Μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας.
3. Λιγότερες πιθανότητες για "brake fade" (υπερθέρμανση των φρένων, σε βαθμό που να μην πιάνουν).
4. Εύκολη και γρήγορη αντικατάσταση των επιφανειών πέδησης.
5. Λόγω έλλειψης της "αυτοβοήθειας" (ενα φαινόμενο τύπου σερβομηχανισμου), στα δισκόφρενα είναι πιο εύκολο να προβλεφθεί η ένταση πέδησης, αλλά και είναι ευκολότερη η συνεργασία με το ABS και με το ESP.

Από την άλλη, τα μειονεκτήματα είναι:

1. Η παραγωγή της λεγόμενης "σκόνης των φρένων". Στο παρελθόν, που τα δισκόφρενα είχαν αμίαντο, η σκόνη αυτή ήταν καρκινογόνος. Ακόμα και στα σύγχρονα δισκόφρενα, αν και δεν περιέχουν αμίαντο, πρέπει να αποφεύγεται η εισπνοή αυτής της σκόνης.
2. Οι υψηλές θερμοκρασίες που αναπτύσσουν τα δισκόφρενα, κάνουν επιτακτική την ανάγκη για υλικά ανθεκτικά στις υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό ανεβάζει το...
3. Κόστος, κάνοντας τα δισκόφρενα λίγο πιο ακριβά.