Tehnologia și funcționarea etrierelor de frână

Etrierele de frână sunt componente esențiale ale sistemului de frânare al unui vehicul. Sarcina lor principală este să transforme energia hidraulică în energie mecanică. Această transformare are loc atunci când presiunea hidraulică din cilindrul principal acționează asupra pistoanelor etrierului, generând forța necesară pentru a apăsa plăcuțele pe disc și a încetini sau opri vehiculul

Tipuri de etriere de frână: flotante și fixe

Etriere flotante

Etrierele flotante sunt caracterizate de pistoane (de obicei unul sau două) situate pe o parte a etrierului.

Pistoanele împing una dintre plăcuțe direct pe disc, în timp ce cealaltă plăcuță este împinsă de mișcarea corpului etrierului flotant, care alunecă pe ghidaje speciale.

Etrierele flotante sunt utilizate în mod obișnuit în vehiculele de gamă joasă și medie și vehiculele comerciale ușoare (light commercial vehicles, LCV). Ele sunt în general realizate din fontă cu grafit sferoidal.

Etrierele fixe

Etrierele fixe se caracterizează printr-un singur corp atașat rigid de sistemul de suspensie al vehiculului.

Acestea găzduiesc două sau mai multe pistoane, care acționează invers asupra plăcuțelor de frână. În unele cazuri, se folosesc „pistoane diferențiate”, adică pistoane de dimensiuni diferite pe aceeași jumătate de carcasă.

Etrierele fixe sunt utilizate la vehiculele de gamă medie și înaltă și sport și sunt în general fabricate din aliaje de aluminiu.

Cu alte cuvinte, putem spune că etrierele flotante sunt mai puțin costisitoare și au o amprentă mai mică. Sunt robuste și pot fi acționate de diferite sisteme. Dimpotrivă, etrierele de frână fixe sunt mai ușoare, se uzează mai uniform, au un cuplu rezidual mai mic și sunt mai orientate spre design.

Etriere dintr-o piesă și din două piese

Etrierele fixe pot fi realizate dintr-un singur bloc (monobloc) sau din două piese separate. Etrierele monobloc, fiind realizate dintr-o singură turnare, oferă un raport de deplasare masă/fluid mai bun și flexibilitate de formă datorită absenței șuruburilor sau bolțurilor. De asemenea, ocupă mai puțin spațiu radial, deoarece nu prezintă fenomenul de „conical draft”.

Pe de altă parte, etrierele din două piese sunt mai ușor de realizat și asamblat, deoarece nu necesită unelte speciale pentru a fi prelucrate.

Funcționarea corectă a etrierelor de frână depinde de o serie de factori, inclusiv de calitatea fabricației componentelor, asamblarea corectă și alegerea materialelor. Netezimea pistonului, calitatea căptușelii și absorbția volumetrică (adică volumul de lichid de frână care este absorbit în timpul frânării din cauza deformării etrierului) sunt alți factori decisivi pentru obținerea unui răspuns rapid și precis al sistemului de frânare.

Principalele componente ale etrierelor de frână

Etrierele de frână sunt formate din mai multe componente:

Corpul etrierului: Trebuie să reziste la solicitare, să asigure așezarea pe disc a plăcuțelor și să găzduiască locașurile de piston.
Cilindri: Aceștia adăpostesc pistonul și asigură etanșare hidraulică, permițând pistonului să se miște fără probleme în timpul frânării.
Pistoane: Transformă presiunea hidraulică în forță mecanică, aplicând-o direct pe plăcuțe. Sunt fabricate din materiale termoizolante pentru a limita transmiterea căldurii de la plăcuță la lichidul de frână. De asemenea, sunt proiectate să nu se deformeze la temperaturi ridicate și să fie compatibile cu lichidul de frână.
Ghidaje glisante: Acestea permit deplasarea relativă între corpul etrierului și suportul fix, asigurând aplicarea uniformă a forței de frânare.
Garnituri: Acestea asigură etanșarea lichidului de frână și permit pistonului să revină la poziția inițială după frânare (funcție de „roll-back”) în ciuda supunerii la presiuni de până la 350 bari și la temperaturi cuprinse între -40° și +200° C. În mod similar, dar în sens opus, aceste garnituri speciale readuc pistonul în poziția corectă de lucru dacă deformarea laterală a discului îl împinge înapoi (funcție de „knock-back”). Acest lucru asigură o cursă de frânare nu mai mare decât cea nominală. Garnitura pistonului trebuie să fie compatibilă și cu fluidul cu care va intra în contact în timpul funcționării (EPDM pentru lichidele de frână DOT, HNBR pentru uleiurile minerale).

Capace de praf: Acestea protejează cilindrul pistonului de murdărie și umiditate, prevenind deteriorarea și coroziunea.
Arcuri pentru plăcuțe de frână: Readuc plăcuțele în poziția de repaus după frânare. Arcul menține, de asemenea, plăcuțele lipite de pistoanele respective. Este realizat din oțel inoxidabil sau oțel pentru arcuri cu un strat anticoroziv.
Șurub de aerisire: Permite aerisirea, lăsând aerul să iasă din etrier.
Fastening ears: Aceste componente fixează etrierul de frână pe suportul butucului. Pot fi radiale sau axiale, în funcție de cerințele construcției.
Găuri radiale: Acestea permit utilizarea discurilor cu diametru mai mare, limitează deformarea sub cuplu și permit o uzură mai uniformă a plăcuțelor.
Găuri axiale: Sunt mai ușor de efectuat deoarece sunt paralele, permițând și montarea etrierelor flotante.

Conducte

Alte componente cheie sunt conductele care alimentează etrierele de frână. Conductele pot fi flexibile, din cauciuc și împletitură metalică și/sau țevi metalice rigide.

Cele mai potrivite conducte sunt alese în funcție de cerințele de construcție și de performanță. De exemplu, conductele de frână la vehiculele de înaltă performanță pot consta dintr-un segment de țeavă rigid lângă etrier, urmat de un furtun flexibil. Această soluție este adoptată deoarece țeava rigidă asigură o izolare termică adecvată pentru a proteja piesa flexibilă de temperaturile ridicate provenite de la etrier.