Hamulce bębnowe - nie, wcale ich nie pożegnaliśmy
Bębny hamulcowe kojarzą się zwykle z mierną siłą hamowania, a tym kierowcom, którzy mają prawo jazdy dłużej niż od zeszłego wtorku - także z autami pokroju Malucha. Hamulce tego typu pozostają jednak w powszechnym użytku - i bardzo dobrze.
Choć powszechnie uznaje się, że wynalazcą hamulca bębnowego był Louis Renault, w praktyce monsieur Renault odrobinę się spóźnił. Owszem, to właśnie on opatentował to rozwiązanie, ale nie był bynajmniej pierwszym konstruktorem, który przygotował taki mechanizm. Już 2 lata wcześniej z hamulcami bębnowymi mieliśmy bowiem do czynienia w samochodzie zbudowanym przez Wilhelma Maybacha i Paula Daimlera - choć w mniej wyrafinowanej formie.
Pierwsze konstrukcje tego typu były w pełni mechaniczne
Oznacza to, że szczęki hamulcowe rozpierane były poprzez układ dźwigni i cięgien tylko i wyłącznie dzięki sile, z którą wciskany był pedał (lub naciskana była dźwignia) hamulca. Innymi słowy: szału według dzisiejszych kryteriów nie było, a wyhamowując automobil choćby z 20 czy 30 km/h pewnie zdążylibyście przeczytać znaczną część opisów przyrody w „Nad Niemnem”. Nie zmienia to jednak faktu, że na tle stosowanych wcześniej rozwiązań bębny były rozwiązaniem skuteczniejszym, a fakt ukrycia szczęk w bębnie sprawiał, że znikał problem związany z brakiem odporności na zanieczyszczenia czy warunki atmosferyczne.
Bardzo duży skok w wydajności hamulców miał miejsce w okolicach lat 20. XX w. - zaczęły się wtedy pojawiać pierwsze układy hydrauliczne, gdzie zamiast linek czy cięgien zastosowano przewody wypełnione płynem hamulcowym, cylinderki, tłoczek... To rozwiązanie, oczywiście po dalszych usprawnieniach, stosowane jest do dziś - w hamulcach roboczych. Z hamulców bębnowych - nierzadko własnych, miniaturowych i dedykowanych - korzysta też nierzadko hamulec postojowy, ale w tym przypadku nadal mamy do czynienia z klasycznym sterowaniem mechanicznym.
Jak działa hamulec bębnowy?
Głównym elementem jest oczywiście bęben hamulcowy, którego wygląd można porównać do miski o płaskim spodzie - płaskim, ponieważ do tej płaskiej powierzchni przykręca się koło pojazdu. Wewnątrz znajdują się szczęki hamulcowe wyłożone okładzinami ciernymi - niegdyś stosowano tu azbest, ale na szczęście gdy okazało się, jak cudownymi właściwościami dysponuje ten materiał, zaczęto się go pozbywać z układów hamulcowych.
Gdy rozpoczyna się hamowanie, tłoczki w cylindrze roboczym (lub cylindrach, patrz poniższa grafika) rozpierają szczęki na zewnątrz, dociskając je tym samym do wewnętrznej powierzchni bębna. Powstające w wyniku tego tarcie pozwala na wytracenie prędkości, choć efektem ubocznym jest oczywiście wydzielanie dużych ilości ciepła - stąd zdarza się, że bębny hamulcowe mają zewnętrzne użebrowanie, by móc skuteczniej to ciepło odprowadzać.
Pewną ciekawostką jest fakt, że w hamulcach bębnowych występuje efekt samowzmacniania - siła hamowania rośnie wraz z prędkością obrotową bębna. Tyle tylko, że pod dużym bądź długotrwałym obciążeniem hamulce tego typu łatwo się przegrzewają i tracą skuteczność (tzw. fading). Poza tym - w niektórych układach hamulca bębnowego, np. duplex - kierunkowość działania szczęk sprawia, że efekt samowzmacniania nie występuje przy cofaniu pojazdem.
W hamulcach bębnowych stosuje się też samoregulatory szczęk hamulcowych, dzięki którym samoczynnie regulowana jest odległość pomiędzy okładzinami a bębnem w miarę zużywania się tych pierwszych.
Skoro hamulce tarczowe są skuteczniejsze, to dlaczego bębny wciąż żyją?
Czynników jest kilka. Po pierwsze, za siłę hamowania pojazdu odpowiada głównie przednia oś - tylna działa w tym kontekście jedynie wspomagająco, ale przy okazji stabilizuje pojazd. Pomijając auta o wysokich osiągach, często nie ma wcale konieczności, by na tylnej osi stosować hamulce tarczowe.
Po drugie, hamulce bębnowe są znacznie trwalsze od tarcz. Mowa tu nie tylko o samych kwestiach zużyciowych, ale też np. o odporności na rdzę. Szczególnie widoczne jest to w autach elektrycznych, które często wytracają prędkość wyłącznie dzięki odzyskowi energii (rekuperacji), bez fizycznego uruchomienia hamulców. W wyniku tego znaczna część aut elektrycznych, nawet tak mocnych i szybkich jak wyposażone w 4 hamulce tarczowe Tesle, ma tarcze w złym stanie, mocno skorodowane z powodu bezczynności. Ale np. taki Volkswagen ID.3 - i szereg innych modeli tego i innych producentów - ma z tyłu bębny, co pozwala na bezstresowe użytkowanie auta (na przedniej osi tarcze mają więcej do roboty, toteż są najczęściej w znacznie lepszym stanie).
Poza tym bębny dobrze sprawdzają się w pojazdach terenowych (terenowych, nie w bulwarowych SUV-ach), tj. w warunkach, gdzie tarcze nie mają optymalnych warunków do działania - zwłaszcza jeśli auto jest topione w błocie.
Dochodzi tu jeszcze kwestia kosztów. Bębny są po prostu zauważalnie tańsze od tarcz.
Hamulce bębnowe mają też wady
Oprócz ograniczonej skuteczności hamowania i fadingu przy mocnym obciążeniu, są też zdaniem niektórych nieco bardziej uciążliwe w serwisowaniu - choć jest tu pole do dyskusji, jeśli po drugiej stronie ringu stanie zacisk hamulca tarczowego, który trzeba odsunąć od tejże tarczy przy pomocy komputera diagnostycznego.
Bębny zostaną z nami jeszcze długo
Ba, boom popytu na auta elektryczne to idealny pretekst do zwiększenia produkcji bębnowych systemów hamulcowych. Nie, żeby miały one kiedykolwiek zastąpić tarcze, co to to nie - ale jako wsparcie sprawują się tu idealnie.
