Frâne cu disc

Frânele cu disc reprezintă sistemul de frânare prin fricțiune dominant pe autoturismele moderne, încetinind roata prin strângerea unei perechi de plăcuțe de fricțiune pe un disc metalic plat, sau rotor, care se rotește solidar cu roata. Au devenit standardul fiindcă transformă energia cinetică a vehiculului în căldură mai eficient și mai constant decât vechea construcție cu tambur și fiindcă cedează rapid acea căldură în aerul din jur. Puterea de oprire fiabilă și previzibilă, chiar și după solicitări intense repetate, este motivul pentru care discurile se montează pe puntea față a aproape oricărei mașini fabricate astăzi și, tot mai des, pe toate cele patru roți.

Mecanismul este simplu și robust. Rotorul se prinde de butucul roții, astfel încât se rotește odată cu aceasta. Peste marginea sa exterioară se așază un etrier, care adăpostește unul sau mai mulți pistoni hidraulici și o pereche de plăcuțe de frână. Când șoferul apasă pedala, pompa centrală pune sub presiune lichidul de frână, acea presiune acționează asupra pistonilor din etrier, iar pistonii strâng plăcuțele puternic pe ambele fețe ale discului aflat în rotație. Fricțiunea dintre plăcuță și disc încetinește rotația, iar căldura rezultată se disipă prin radiație și convecție de pe suprafața mare și expusă a rotorului.

Această gestionare a căldurii constituie avantajul definitoriu al sistemului. Fiindcă rotorul este expus curentului de aer, se răcește rapid, ceea ce face frânele cu disc mult mai rezistente la fading, adică la pierderea puterii de frânare ce apare atunci când componentele de fricțiune se supraîncălzesc. Discurile evacuează apa mai eficient, își revin mai repede după rularea pe ploaie și sunt mai ușor de inspectat și întreținut, întrucât plăcuțele și fața discului devin vizibile odată cu demontarea roții. Uzura plăcuțelor se verifică simplu, iar înlocuirea este relativ rapidă.

Mai multe perfecționări duc construcția mai departe. Discurile ventilate se toarnă cu canale interne între cele două fețe de fricțiune, pompând aer prin rotor pentru a disipa căldura în timpul frânărilor puternice sau prelungite. Discurile perforate și canelate ajută la evacuarea gazelor și la îndepărtarea reziduurilor de pe suprafața plăcuței și sunt frecvente pe mașinile sportive. La vârful gamei de performanță, discurile carbon-ceramice folosesc o matrice de carbură de siliciu armată cu fibră de carbon, care suportă temperaturi extreme, cântărește mult mai puțin și durează mult mai mult, însă la un cost considerabil.

Frânele cu disc nu sunt lipsite de dezavantaje. Sunt în general mai scumpe decât cele cu tambur, discul și plăcuțele expuse pot rugini sau aduna impurități, iar integrarea unei frâne de parcare pe deplin eficiente într-un ansamblu cu disc este mai complicată decât în cazul tamburului. Din aceste motive, unii producători montează încă frâne cu tambur pe puntea spate a mașinilor ieftine, unde solicitările de frânare sunt mai mici. Etrierul este componenta-cheie de acționare a sistemului, iar starea plăcuțelor și a discului rămâne centrală în orice inspecție serioasă a frânelor, inclusiv la ITP.