Por que substituir o cartucho de freio quando as ranhuras se desgastam

Muitos sites recomendam a substituição dos cartuchos de freio da jante (pastilhas) quando as ranhuras deles se desgastarem. Por que isso seria razoável, exceto pelas razões hipotéticas listadas abaixo? Estou procurando uma perspectiva científica / de engenharia, e não histórias pessoais sobre quando você substitui suas almofadas.

Entendo que, uma vez que o cartucho desgasta em seu suporte de metal, o desempenho da frenagem é ruim e o metal desgasta a borda. O aro é muito mais caro, portanto, a pastilha de freio deve ser trocada antes que o metal atinja o metal. Mas as novas pastilhas Shimano têm 10 mm de espessura (acabei de medir), das quais 6 mm estão fora do suporte de metal. As ranhuras são inferiores a 2 mm. Por que não usar digamos 3 dos 4 mm restantes após o desgaste das ranhuras?

Entendo que os cartuchos são baratos e podem trocá-los toda semana. Não estou procurando uma explicação financeira ou preferencial, apenas baseada no desempenho.

Outro motivo para trocar os cartuchos mais cedo pode ser que os cartuchos gastos estejam muito longe da borda. Os freios teriam que ser movidos para mais perto da borda, o que exige um pouco de trabalho. Com os novos cartuchos, os freios teriam que ser movidos novamente. Algumas pessoas podem preferir trocar os cartuchos.

Pode ser que o material do cartucho não seja uniforme, por exemplo, borracha mais macia por cima, mais duro por baixo. Quando a borracha macia é gasta, o cartucho começa a desgastar rapidamente a jante e oferece uma frenagem ruim. Não consigo detectar nenhuma diferença de borracha em uma pastilha de freio Shimano. Seria mais caro fabricar cartuchos de 2 compostos do que composição uniforme. A borracha de um cartucho é uniforme?

Aparas de areia e metal grudam em uma pastilha de freio, fazendo com que desgastem a borda. Mas isso parece acontecer desde o início, não há diferença se as ranhuras estão lá ou não. Presume-se que o grão adere melhor à borracha mais macia; portanto, se a borracha mais macia estiver por cima, os freios reúnem mais areia antes que as ranhuras se desgastem do que depois.

Essa é uma boa pergunta. A resposta curta é que o design das modernas pastilhas dos freios é ganancioso e cínico.

Esta é uma pastilha Mathauser e é representativa de quantas pastilhas de freio antigas eram, e algumas ainda são.

As diferenças de design com as almofadas modernas são óbvias. Você obtém um enorme e simples bloco de borracha sem ranhuras. Nada sobre o design do pad está convencendo você a substituí-lo a qualquer momento antes que a parte de metal comece a entrar em contato com o aro, um ponto que a maioria dos pilotos será capaz de ver chegando e todos, exceto os menos observadores, ouvirão sobre o segundo em que começar a acontecer. , antes que qualquer dano grave seja causado.

Almofadas como essas são baratas de produzir e duram muito, muito tempo. Eu sou um ciclista pesado, e tenho um conjunto desses que adquiri o NOS em uma bicicleta que é de uso moderado em todas as condições que eu tenho há talvez 8 anos e as almofadas estão com cerca de 1/3 de desgaste. Existem alguns argumentos teóricos sobre por que as ranhuras podem ajudar a frear ou prolongar a vida útil do aro, mas eu posso acionar o freio muito bem e minhas jantes não estão sendo destruídas. Muitos milhões de almofadas desse design oferecem desempenho totalmente satisfatório.

A razão pela qual o design das pastilhas de freio deixou de ser barato e grossos blocos de borracha é 100% que você não pode ganhar, a não ser a quantia mais trivial de dinheiro produzindo e vendendo. Eles duram muito tempo e são eficazes demais pelo preço baixo. Somente os ciclistas mais exigentes se tornam compradores repetidos.

As inserções modernas de cartuchos são delicadas e cheias de ranhuras de desgaste de tamanho conservador, porque criam uma situação que recebe mais pastilhas vendidas. Nada de ruim acontece se você usá-las até o fim, desde que pare antes de chegar ao suporte, pelo menos enquanto você puder se preocupar em manter o freio ajustado junto com o desgaste da pastilha e atente para a pastilha gasta pendendo sobre a pista do freio. O composto não muda, a geometria do freio não muda substancialmente na maioria dos casos, e as ranhuras não fazem nada de nota em nenhuma direção para a potência de frenagem ou o desgaste da jante.

Uma questão central sobre as ranhuras é se a presença delas ajuda ou atrapalha a almofada a limpar a água e os detritos do aro, aumentando potencialmente o poder de frenagem, mesmo que eles diminuam inerentemente a área de contato. Pessoalmente, acho que não, e porque, de fato, alimentam a água na área de contato da almofada / aro, provavelmente são um prejuízo quando está molhado, mas não tenho dados. Acredito que a idéia contrária seria que, quando a pastilha toca a borda molhada, a borda principal tem o trabalho de tirar a água da rodo para obter mais atrito entre a pastilha e a pista do freio, e ter ranhuras dá a você outra borda principal, ficando mais área livre de água mais rapidamente depois que o bloco toca.

Verifiquei as almofadas gastas que substituí recentemente na minha bicicleta. O restante das ranhuras foi preenchido com detritos do desgaste da pastilha.

Portanto, acho que as ranhuras servem para descarregar a camada desgastada da pastilha que é removida durante a ação de frenagem, para que a ação em si possa ser mais eficaz.

Imagine o que acontece quando você freia: as pastilhas empurram a borda e, sendo o metal da borda, não vai desgastar tanto a borracha. Portanto, a borracha tem que se desgastar. Os detritos serão transportados entre a superfície do calço e da jante, agregando-se à medida que a distância percorrida aumenta, agindo como rolos e diminuindo o coeficiente de atrito e, portanto, a potência de frenagem.

Se houver sulcos na superfície, os detritos podem ser capturados lá sem diminuir muito a eficácia da frenagem.

A resposta de L. Dutch explica algumas das decisões de design. Quanto ao motivo pelo qual você e eu devemos trocar nossas pastilhas quando os sulcos acabarem, você realmente não quer correr até o metal vazio nas pastilhas. Portanto, quando você sabe que suas almofadas estão bastante gastas, mas não totalmente desbotadas, é um bom momento para substituí-las.

Se você já abriu uma almofada velha (é fácil, se ela perecer), é provável que você descubra que o metal gruda mais na borracha do que parece.