Δισκόφρενα

Τα δισκόφρενα αποτελούν το κυρίαρχο σύστημα πέδησης τριβής στα σύγχρονα επιβατικά αυτοκίνητα: επιβραδύνουν τον τροχό σφίγγοντας ένα ζευγάρι τακάκια πάνω σε έναν επίπεδο μεταλλικό δίσκο που περιστρέφεται μαζί του. Καθιερώθηκαν ως πρότυπο επειδή μετατρέπουν την κινητική ενέργεια του οχήματος σε θερμότητα αποδοτικότερα και με μεγαλύτερη συνέπεια από τα παλαιότερα ταμπούρα, ενώ αποβάλλουν εύκολα τη θερμότητα αυτή στο ρεύμα του αέρα. Η αξιόπιστη και προβλέψιμη ισχύς πέδησης, ακόμη και μετά από επανειλημμένα δυνατά φρεναρίσματα, εξηγεί γιατί δίσκοι τοποθετούνται στον εμπρός άξονα σχεδόν κάθε αυτοκινήτου που κατασκευάζεται σήμερα, και ολοένα συχνότερα και στους τέσσερις τροχούς.

Ο μηχανισμός είναι απλός και στιβαρός. Ο δίσκος βιδώνεται στην πλήμνη ώστε να περιστρέφεται μαζί με τον τροχό. Στην εξωτερική του περιφέρεια εδράζεται η δαγκάνα, η οποία φιλοξενεί ένα ή περισσότερα υδραυλικά έμβολα και ένα ζευγάρι τακάκια. Όταν ο οδηγός πατήσει το πεντάλ, η κεντρική αντλία φρένων συμπιέζει το υγρό φρένων, η πίεση φτάνει στα έμβολα της δαγκάνας και τα τακάκια σφίγγουν με δύναμη τις δύο όψεις του περιστρεφόμενου δίσκου. Η τριβή ανάμεσα σε τακάκι και δίσκο επιβραδύνει την περιστροφή, ενώ η θερμότητα που παράγεται διαχέεται από τη μεγάλη, εκτεθειμένη επιφάνεια του δίσκου με ακτινοβολία και με το ρεύμα του αέρα.

Αυτή ακριβώς η διαχείριση της θερμότητας είναι το καθοριστικό πλεονέκτημα του συστήματος. Επειδή ο δίσκος είναι εκτεθειμένος στη ροή του αέρα, ψύχεται γρήγορα, κάτι που καθιστά τα δισκόφρενα πολύ πιο ανθεκτικά στην εξασθένηση της πέδησης (brake fade), δηλαδή στην απώλεια ισχύος φρεναρίσματος όταν τα υλικά τριβής υπερθερμανθούν. Οι δίσκοι απομακρύνουν επίσης το νερό πιο αποτελεσματικά, επανέρχονται ταχύτερα μετά από οδήγηση στη βροχή και επιθεωρούνται και συντηρούνται ευκολότερα, αφού τακάκια και επιφάνεια δίσκου είναι ορατά μόλις αφαιρεθεί ο τροχός. Η φθορά των τακακιών ελέγχεται εύκολα και η αντικατάστασή τους είναι συγκριτικά γρήγορη.

Διάφορες εξελίξεις προχωρούν τη σχεδίαση ακόμη παραπέρα. Οι αεριζόμενοι δίσκοι χυτεύονται με εσωτερικά πτερύγια ανάμεσα σε δύο επιφάνειες τριβής, ωθώντας αέρα μέσα από τον δίσκο ώστε να απάγεται η θερμότητα σε δυνατά ή παρατεταμένα φρεναρίσματα. Οι τρυπητοί και οι χαρακτοί δίσκοι διευκολύνουν την εκτόνωση των αερίων και τον καθαρισμό της επιφάνειας των τακακιών και συναντώνται συχνά σε σπορ μοντέλα. Στην κορυφή της γκάμας, οι κεραμικοί δίσκοι άνθρακα χρησιμοποιούν μήτρα ανθρακοπυριτίου ενισχυμένη με ίνες άνθρακα, που αντέχει σε ακραίες θερμοκρασίες, ζυγίζει πολύ λιγότερο και διαρκεί πολύ περισσότερο, αλλά με αισθητά υψηλότερο κόστος.

Τα δισκόφρενα δεν στερούνται μειονεκτημάτων. Είναι κατά κανόνα ακριβότερα από τα ταμπούρα, ο εκτεθειμένος δίσκος και τα τακάκια μπορούν να οξειδωθούν ή να μαζέψουν ρύπους, ενώ η ενσωμάτωση ενός πλήρως αποτελεσματικού χειρόφρενου σε διάταξη με δίσκο είναι πιο περίπλοκη απ' ό,τι με ταμπούρο. Για τους λόγους αυτούς ορισμένοι κατασκευαστές εξακολουθούν να τοποθετούν ταμπούρα στον πίσω άξονα οικονομικών μοντέλων, όπου τα φορτία πέδησης είναι χαμηλότερα. Η δαγκάνα είναι το βασικό ενεργό εξάρτημα του συστήματος, ενώ η κατάσταση τακακιών και δίσκων βρίσκεται στο επίκεντρο κάθε σοβαρού ελέγχου των φρένων, από το συνεργείο μέχρι το φρενόμετρο του ΚΤΕΟ.