frânele cu Disc oferă performanțe de oprire mai bune decât tamburele comparabile, inclusiv rezistența la decolorare cauzată de supraîncălzire. Urmărim dezvoltarea acestei importante inovații auto până în anii de deschidere ai secolului al XX-lea.
deși Fredrick William Lanchester este în general recunoscut ca fiind primul producător de motoare din Marea Britanie care a brevetat o versiune mecanică a frânei cu disc auto în 1902, inginerul auto Din Birmingham poate fi creditat doar pentru îmbunătățirea unei tehnologii existente. Acest lucru se datorează faptului că un disc de bază și un sistem de frânare de tip etrier au fost montate pe roata din față a unui vehicul alimentat electric construit în SUA de Elmer Ambrose Cleveland în 1898.
performanța sistemului de frânare pe bază de disc montat pe mașinile Lanchester a fost sever limitată, deoarece mediul de frânare care acționa pe disc a fost realizat din cupru. Nu numai că aceste plăcuțe de cupru erau zgomotoase în funcțiune, dar se uzau rapid și din cauza condițiilor prăfuite care predominau pe drumuri la acea vreme. În ciuda faptului că versiunile ulterioare au tampoane mai eficiente căptușite cu azbest, sistemele de frânare pe bază de tambur s-au dovedit mai simple și mai ieftine de realizat și au devenit alegerea preferată cu producătorii de vehicule până la mijlocul anilor cincizeci.
deoarece mașinile americane de dinainte de război erau notoriu frânate, mai multe experimente cu sisteme complexe interne și în expansiune bazate pe discuri au avut loc în SUA în perioada premergătoare celui de-al doilea Război Mondial. Izbucnirea războiului a dus la trecerea acestei cercetări la dezvoltarea unor frâne cu disc de tip etrier fiabile și eficiente acționate hidraulic pentru aplicații de aeronave.
după război, Dunlop din Marea Britanie a devenit un producător major de frâne cu disc aeronautic, un factor care a determinat compania să adapteze tehnologia pentru utilizarea pe vehicule rutiere performante. În 1953, un Jaguar C-type racer a provocat senzație când a fost echipat cu o pereche de frâne cu disc auto rezistente la decolorare Dunlop pentru acel an Mille Milgia time trail în Italia. Citro XVN a urmat acest lucru cu o pereche de discuri frontale interioare alimentate pe DS-ul său din 1955, iar în 1956, Triumph TR3 a devenit prima mașină de producție construită în Marea Britanie care a fost echipată standard cu frâne cu disc frontal.
frânele cu Disc constau dintr-un disc din fontă care se rotește cu aceeași viteză ca roata de drum a unei mașini. Fiecare disc este parțial acoperit de un etrier care conține o pereche de pistoane cilindrice acționate hidraulic. Activarea pedalei de frână a mașinii face ca Cilindrii să împingă un set de plăcuțe de frecare cu suport din oțel și să le apese pe disc pentru a încetini sau a opri mașina. Un set de garnituri de cauciuc în jurul fiecărui piston împiedică scurgerea fluidului hidraulic din etrier atunci când se aplică presiune, în timp ce inelele de etanșare din cauciuc păstrează praful și murdăria din carcase.
fața interioară a discului care nu este acoperită de etrier este protejată de resturile rutiere și de apă printr-un scut de stropire din oțel presat. Fiecare piston este turnat în formă de ‘U’, astfel încât fluidul să împingă pe o suprafață plană și cantitatea minimă de material să intre în contact cu partea de oțel a plăcuței. Deoarece etrierul acoperă doar o parte a discului, întregul ansamblu este răcit mai ușor în purtătoare decât garniturile dintr-o frână cu tambur închisă.
transferul de căldură de pe suprafața de frecare în etrier este menținut la minimum pe o frână cu disc, prevenind astfel decolorarea frânei, o problemă comună care poate afecta grav performanța sistemelor pe bază de tambur supraîncălzite. Decolorarea frânei este atunci când un tambur foarte fierbinte se îndepărtează ușor de ansamblul pantofului, scăzând eficiența de frânare a vehiculului. Pe o mașină echipată cu frână cu disc, opusul se întâmplă pe măsură ce discul se extinde ușor atunci când se supraîncălzește. Pe măsură ce un disc extins se apropie de plăcuțe, eficiența de frânare este menținută atât timp cât lichidul nu atinge punctul de fierbere.
plăcuțele sunt relativ ușor de schimbat și sunt în general ținute pe loc de doi știfturi de fixare care trec prin etrier. Fiecare știft de fixare este ținut în poziție printr-o clemă specială cu arc. O placă shim este de obicei montată între piston și tampon pentru a elimina scârțâitul frânei, în timp ce unele plăcuțe încorporează indicatori de uzură. Tampoanele sunt de obicei segmentate, dar unele pot fi dreptunghiulare, ovale sau chiar pătrate. Atunci când înlocuiți plăcuțele, este întotdeauna recomandabil să puneți un frotiu de grăsime specială de frână pe fiecare parte a tijei, ca măsură de precauție suplimentară împotriva scârțâitului.
pe lângă etrierele fixe, există mai multe tipuri diferite de asamblare: tipul de balansare, tipul pumnului și frâna glisantă. Un etrier oscilant conține un singur piston hidraulic cu acțiune directă care funcționează pe un tampon de frecare. Presiunea fluidului pe cilindru sau piston face ca etrierul să acționeze celălalt tampon într-o mișcare oscilantă sau glisantă. Etrierele de tip pumn sunt proiectate pentru compactitate și au fante V speciale într-o carcasă fixă pentru a preveni blocarea. Aplicarea frânei deplasați partea cilindrică a pumnului și plăcuța corespunzătoare pe disc.
frâna glisantă a etrierului funcționează pe principiul a două pistoane care funcționează într-un singur cilindru. Când fluidul sub presiune acționează între ele, forțează fiecare piston în afară. Un piston forțează un tampon de frecare pe disc prin acțiune directă, în timp ce celălalt piston forțează etrierul în direcția opusă și, făcând acest lucru, aduce tamponul însoțitor în contact direct cu discul
unele etriere montate pe mașini de înaltă performanță conțin patru pistoane, câte două în fiecare etrier. Pentru performanțe suplimentare, discurile pot fi forate sau au caneluri înclinate măcinate pe fețele lor. Tampoanele moderne de înlocuire nu conțin azbest periculos, dar sunt fabricate din diverși compuși duri care pot include uneori particule de metal. Combinația acestor materiale diferite poate provoca uzura discului și, ca atare, este de așteptat ca discurile noi să fie montate la fiecare a doua sau a treia schimbare a plăcuței.