Bremsekloss - Brake pad
Bremseklosser er en komponent i skivebremser som brukes i bilindustrien og andre applikasjoner. Bremseklosser består av stålplater med friksjonsmateriale bundet til overflaten som vender mot skivebremserotorene.
Funksjon
Bremseklosser omdanner kjøretøyets kinetiske energi til termisk energi gjennom friksjon . To bremseklosser finnes i bremsen med friksjonsflatene vendt mot rotoren. Når bremsene aktiveres hydraulisk , klemmer eller klemmer kaliperen de to putene sammen på roterende rotor for å bremse og stoppe bilen. Når en bremsekloss blir varm på grunn av kontakt med rotoren , overfører den små mengder av friksjonsmaterialet til platen, og etterlater et matt grå belegg på den. Bremseklossen og skiven (som nå begge har friksjonsmaterialet), "holder" seg deretter til hverandre og gir friksjonen som stopper kjøretøyet.
I skivebremser er det vanligvis to bremseklosser per skiverotor. Disse holdes på plass og aktiveres av en tykkelse festet på hjulnavet eller fjæringen oppreist. Racing -kalipere kan imidlertid bruke opptil seks pads, med varierende friksjonseiendommer i et forskjøvet mønster for optimal ytelse. Avhengig av materialets egenskaper, vekten på kjøretøyet og hastighetene det kjøres på, kan slitasjefrekvensen på skiven variere. Bremseklossene må vanligvis byttes regelmessig (avhengig av beleggmateriale) for å forhindre at bremsen falmer. De fleste bremseklosser er utstyrt med en metode for å varsle føreren når dette må gjøres. En vanlig teknikk er å produsere et lite sentralt spor hvis eventuelle forsvinning ved slitasje indikerer slutten på en pads levetid. Andre metoder inkluderer å plassere en tynn stripe av mykt metall i et spor, slik at bremsene hviner hørbart når de utsettes (på grunn av slitasje). En myk metallslitasje kan også være innebygd i putematerialet som lukker en elektrisk krets når bremseklossen slites tynn, og tenner et varsellampe på dashbordet.
Historie
Konseptet med bremseklosser eller skivebremser som et alternativ til trommelbremser hadde eksistert minst like tidlig som et patent av FW Lanchester i 1902. På grunn av høye kostnader og ineffektivitet sammenlignet med trommelbremser ble de imidlertid vanligvis ikke implementert før etter World 2. krig . Når skivebremseteknologien ble forbedret, overgikk bremseytelsen raskt trommelbremsene. Ytelsesforskjellen ble mest merkbart vist i 1953 da en Jaguar utstyrt med bremseklosser vant 24 timer i Le Mans Grand Prix of Endurance -løpet. Suksessen til Jaguar tilskrives ofte bilens skivebremser, som gjorde at sjåførene kunne nærme seg svinger raskere og bremse senere enn motstanderne, noe som til slutt førte til seieren. Så sent som i 1963 ble de fleste biler som brukte skivebremser produsert i Europa, med amerikanske biler som tok i bruk teknologien på slutten av 1960 -tallet etter oppfinnelsen av faste kalipre som gjorde installasjonen billigere og mer kompakt.
Teknologi
Skivebrems fordeler
Skivebremser gir bedre stoppeffekt sammenlignet med trommelbremser . De gir bedre motstand mot " bremsefade " forårsaket av overoppheting av bremseklosser, og er også i stand til å komme seg raskt etter nedsenking (våte bremser er mindre effektive). I motsetning til en trommelbrems har skivebremsen ingen selvbetjent effekt-bremsekraften er alltid proporsjonal med trykket på bremsepedalspaken. Imidlertid har mange skivebremsesystemer servoassistent ("Brake Booster") for å redusere førerens pedalinnsats.
Skivebremseklosser er lettere å inspisere og bytte ut enn trommelbremsebelegg.
Typer
Det er mange typer bremseklosser, avhengig av den tiltenkte bruken av kjøretøyet, fra veldig myke og aggressive (for eksempel racingapplikasjoner) til hardere, mer holdbare og mindre aggressive forbindelser. De fleste bilprodusenter anbefaler en bestemt type bremsekloss for kjøretøyet sitt, men forbindelser kan endres (enten ved å kjøpe et annet merke av puter eller oppgradere til en ytelsespute i en produsents utvalg) i henhold til personlig smak og kjørestil. Det må alltid utvises forsiktighet ved kjøp av ikke-standardiserte bremseklosser ettersom driftstemperaturområdene kan variere, for eksempel at ytelsesbelegg ikke bremser effektivt når det er kaldt eller vanlige bremseklosser falmer under hard kjøring. I biler som lider av overdreven bremsefade kan problemet minimeres ved å installere bedre kvalitet og mer aggressive bremseklosser.
Materialer
De viktigste egenskapene som tas i betraktning ved valg av bremseklosser er som følger:
- Materialets evne til å motstå bremsefading, forårsaket av en temperaturøkning materialet vil oppleve fra konvertering av kinetisk energi til termisk energi.
- Effekten av fuktighet på bremsen falmer. Alle bremser er designet for å tåle minst midlertidig eksponering for vann.
- Evnen til å komme seg raskt etter økt temperatur eller fuktighet, og vise omtrent de samme friksjonsnivåene når som helst i tørke- eller avkjølingsprosessen.
- Den friksjonskoeffisient av moderne bremseklosser bør være lav nok forhindrer låsing av hjulene, men høy nok til å gi tilstrekkelig bremsekraft. Friksjonskoeffisienter er vanligvis mellom 0,3 og 0,5 for bremseklosser.
- Evnen til å motstå slitasje på grunn av friksjon, men ikke i den grad rotorslitasje skjer raskere enn at bremsemateriale ofres.
- Materialets evne til å gi jevn og jevn kontakt med rotoren eller trommelen, i stedet for et materiale som brytes av i biter eller forårsaker groper, bulker eller annen skade på overflaten ved kontakt.
- Evnen til å bruke passende friksjonskraft samtidig som den fungerer stille.
Et annet materielt krav som vurderes er hvor komprimerbare bremseklossene er; Hvis de er for komprimerbare, kan bremsekjøring være overdreven. Bremseklossens materiale må også være porøst slik at vann ikke påvirker friksjonskoeffisienten.
Asbest ble tilsatt som en vanlig ingrediens i bremseklosser etter WWI, ettersom bilhastigheten begynte å øke, fordi forskning viste at dens egenskaper tillot det å absorbere varmen (som kan nå 500 ° F), samtidig som den gir den friksjonen som er nødvendig for å stoppe en kjøretøy. Ettersom de alvorlige helserelaterte farene ved asbest til slutt begynte å bli åpenbare, måtte imidlertid andre materialer bli funnet. Asbestbremseklosser har i stor grad blitt erstattet av ikke-asbestorganiske (NAO) materialer i land i første verden. I dag er bremseklosser klassifisert i en av fire hovedkategorier, som følger:
- Ikke -metalliske materialer - disse er laget av en kombinasjon av forskjellige syntetiske stoffer bundet til en kompositt, hovedsakelig i form av cellulose , aramid , PAN og sintret glass. De er skånsomme mot rotorer, men produserer en god del støv, og har dermed en kort levetid.
- Halvmetalliske materialer - syntetisk blandet med varierende proporsjoner flakmetaller. Disse er vanskeligere enn ikke-metalliske pads, mer fade-resistente og holder lenger, men på bekostning av økt slitasje på rotoren/trommelen som deretter må byttes ut tidligere. De krever også mer aktiveringskraft enn ikke-metalliske belegg for å generere bremsemoment.
- Helt metalliske materialer - disse putene brukes bare i racerkjøretøyer og består av sintret stål uten syntetiske tilsetningsstoffer. De er svært langvarige, men krever mer kraft for å bremse et kjøretøy mens de slites av rotorene raskere. De pleier også å være veldig høye.
- Keramiske materialer - Bestående av leire og porselen som er bundet til kobberflak og filamenter, er dette et godt kompromiss mellom holdbarheten til metallputene, grep og fadebestandighet for den syntetiske varianten. Deres viktigste ulempe er imidlertid at i motsetning til de tre foregående typene, til tross for tilstedeværelsen av kobberet (som har høy varmeledningsevne), avleder keramiske pads vanligvis ikke varmen godt, noe som til slutt kan forårsake bremseklossene eller andre komponenter i bremsingen system for å forvride. Men fordi de keramiske materialene forårsaker at bremselyden blir forhøyet utover menneskelig hørsel, virker de usedvanlig stille.
Fenolformaldehydharpiks brukes ofte som bindemiddel . Grafitt kan fungere som et friksjonsmateriale så vel som bindemiddel. Et annet friksjonsmateriale som vanligvis brukes er zirkoniumsilikat . En italiensk produsent forsker på bruk av sement som et billig og mindre energikrevende bindemiddel. Tabellen nedenfor viser sammensetningen av en vanlig bremsekloss.
| Bestanddel | % av vekt |
| Whiting (kritt) | 31.6 |
| Bronse pulver | 15 |
| Grafitt | 10 |
| Vermikulitt | 16 |
| Fenolisk harpiks | 16 |
| Stålfibre | 6 |
| Gummipartikler | 5 |
| "Friksjonsstøv" | 5 |
| Sand | 3 |
| Aramidfibre | 2 |
Det er miljøfaktorer som styrer valg av bremseklosser. For eksempel begrenser regningen SSB 6557 vedtatt i Washington State i 2010 mengden kobber som tillates brukt i friksjonsmaterialer, som til slutt skal fases ut for å spore mengder, på grunn av den negative virkningen av høye kobbernivåer på vannlevende organismer. For substitusjon har forskjellige materialkombinasjoner blitt utviklet, selv om ingen direkte erstatning er tilgjengelig ennå. Andre materialer, for eksempel forbindelser laget med antimon, blir undersøkt.
Kjøretøyer har forskjellige bremsekrav. Friksjonsmaterialer tilbyr applikasjonsspesifikke formler og design. Bremseklosser med høyere friksjonskoeffisient gir god bremsing med mindre krav til bremsepedaltrykk, men har en tendens til å miste effektivitet ved høyere temperaturer. Bremseklosser med en mindre og konstant friksjonskoeffisient mister ikke effektivitet ved høyere temperaturer og er stabile, men krever høyere bremsepedaltrykk.
Vedlikehold og feilsøking
Bremseklosser bør kontrolleres minst hver 5000 km for overdreven eller ujevn slitasje. Selv om slitasje på bremseklosser er unikt for hvert kjøretøy, anbefales det generelt at bremseklosser skiftes ut hver 50.000 mil.
Feil med bremseklosser kan ha mange effekter på ytelsen til et kjøretøy. Følgende diagram viser noen vanlige problemer som kan skyldes feil på bremseklosser:
| Utgave | Mulig årsak |
|---|---|
| Bremsing krever unormal kraft
på bremsepedalen |
Slitte bremseklosser, forurenset bremsevæske, defekt bremseklave, defekt hovedsylinder, tap av vakuum, tap av bremsevæske |
| Bilen trekker til siden ved bremsing | Defekt bremsekaliper, begrensning i hydraulikksystemet, bremseklosser som er forurenset med olje eller bremsevæske, bremseklosser ikke byttet i par, bremsekloss ikke riktig montert, |
| Dårlig bremseeffekt | Bremseklosser belagt med vann, olje eller
bremsevæske; Overopphetede bremseklosser, slitte bremseklosser, defekt hovedsylinder, lekkasje av bremsevæske, luft i bremsevæske, feiljusterte bremsesko, kokende bremsevæske |
| Sensitiv bremsing | Feil bremseklosser; Fete bremseklosser, defekt proporsjonsventil, feiljustert stempelstang på hovedsylinderen |
| Støyende bremsing (sliping eller skrikelyder
ved bremsing) |
Ekstremt slitte bremseklosser, bremseklosser (e) ikke riktig montert, defekt eller mangler bremseklosser, bremseklossens slitasjeindikator |
| Vibrasjon under bremsing | Forurensede rotorer eller pads, vridd rotor, ut av runde trommer, ABS -aktivering |
Test av materialer
Den National Bureau of Standards (NBS) startet testing av brems materiale i USA i 1920. teste oppsettet ble deretter delt med produsenter som ønsket dem slik at de kunne begynne å teste sine egne produkter. Over tid fortsatte NBS å utvikle nye instrumenter og prosedyrer for testing av pads og foringer, og disse standardene ble til slutt standardene for American Engineering Standards Committee's Safety Code for Brakes and Brake Testing.
SAE J661 -testing brukes til å bestemme friksjonen til forskjellige bremseklossmaterialer ved å teste en 1 mm (25 mm) firkantet foring med en bremsetrommel. Denne testen gir verdier både en varm og kald friksjonskoeffisient, som deretter pares med en bokstavbetegnelse. Tabellen nedenfor viser hvilken bokstav som går med hvert område for friksjonskoeffisienten. Et eksempel på betegnelsen vil være "GD", hvor "G" er den normale koeffisienten, mens "D" representerer oppvarmet.
| Bokstavbetegnelse for friksjonskoeffisienter | |
| C | <0,15 |
| D | 0,15 til 0,25 |
| E | 0,25 til 0,35 |
| F | 0,35 til 0,45 |
| G | 0,45 til 0,55 |
| H | > 0,50 |
| Z | uklassifisert |
Katalogisering
Det er forskjellige systemer for katalogisering av bremseklosser. Det mest brukte systemet i Europa er WVA -nummereringssystemet .
Katalogiseringssystemet som brukes i Nord -Amerika, og som er anerkjent over hele verden, er det standardiserte delenummereringssystemet for bremser og clutchfasetter utstedt av Friction Materials Standards Institute (FMSI). FMSIs oppgave er å "opprettholde og forbedre dette standardiserte nummereringssystemet for alle på motorveikjøretøyer som er i bruk i Nord -Amerika."
Patronbremsekloss
En type bremsekloss som brukes på felgbremser .