Jak to działa? Hamulce zwykłe, elektrohydrauliczne i „brake-by-wire”

Jechałem kiedyś samochodem z hamulcem na linki. Wciskało się pedał i skomplikowany system linek ciągnął za rozpieraki w bębnach hamulcowych, dociskając szczęki do wewnętrznej bieżni bębna, zwiększając tarcie i powodując hamowanie pojazdu. Działało to przedziwnie, bo hamulec działał szokująco mocno przy małych prędkościach i bardzo słabo przy większych. Jednak hamulce linkowe zostały już w latach 50. wyparte przez stosowane do dziś systemy hydrauliczne.

W systemie hydraulicznym mamy do czynienia z układem przewodów, w których pracuje nieściśliwy płyn hamulcowy. Naciskając na pedał przesuwamy tłok w pompie hamulcowej, co powoduje wzrost ciśnienia płynu i rozsuwanie się tłoczków w cylinderkach bębnów albo w zaciskach hamulcowych. Proste i dużo lepsze niż linki, bo przewody hamulcowe są bardziej odporne na pęknięcie od linek, cały układ lepiej też znosi większe obciążenia i temperatury. W nowoczesnym samochodzie po drodze od pompy do kół znajduje się jeszcze obowiązkowo modulator ciśnienia płynu hamulcowego, powszechnie znany pod nazwą „pompa ABS/ESP”. Służy on do zwiększania lub zmniejszania ciśnienia hamowania i obsługuje takie systemy jak ABS, ESP czy hamowanie awaryjne w warunkach miejskich. W rzeczywistości mamy więc do czynienia z systemem, w którym „wkład” kierowcy to tylko jeden sposób na uruchomienie układu hamulcowego, bo elektronicznie sterowany modulator może w każdym momencie zahamować za niego, bądź uniemożliwić mu hamowanie.

Ale oczywiście to jest niewystarczająco dobre w starciu z nowoczesnością i dlatego wymyślono…

W systemie z elektronicznie sterowaną pompą hamulcową naciśnięcie pedału powoduje przesunięcie potencjometru, a w wyniku tego pompa reaguje, zwiększając ciśnienie płynu i samochód hamuje. Ciśnienie pochodzi z akumulatora ciśnienia, takiego jak akumulator ciśnienia paliwa w dieslu z common rail. Jednym z przykładów takiego systemu jest SBC w Mercedesie, czyli pechowy Sensotronic Brake Control. Pompa hamulcowa pełni tu zarazem rolę modulatora ABS i ESP. Może też np. co jakiś czas osuszać tarcze, delikatnie przybliżając klocki do tarcz na kilka sekund – funkcji jest wiele. Inna rzecz, że Sensotronic Brake Control nie zapisało się zbyt chlubnie w historii motoryzacji. Mercedes wprowadził stosunkowo niski limit cykli działania do tego urządzenia i po kilku latach pompa SBC po prostu się blokowała, wyświetlając czerwony komunikat o niemożności dalszego działania. Mercedes wzywał wściekłych klientów na poprawki i wydłużenie żywotności urządzenia. Nie wszyscy się załapali na darmową naprawę, ale na szczęście cena tej usługi jest coraz niższa. Tak czy inaczej – Sensotronic B.C. zniknął z oferty Mercedesa po 2006 r.

Hydrauliczno-elektroniczny układ hamulcowy wykorzystują wszystkie samochody hybrydowe Toyoty i Lexusa. Nie jest on jednak identyczny jak w Mercedesie, bo zawiera jeszcze możliwość hamowania generatorem prądu, z pominięciem systemu hydraulicznego.

Ostatnio elektrohydrauliczne hamulce wróciły do samochodów osobowych bez układów hybrydowych i elektrycznych: chodzi o Alfę Romeo Giulię z hamulcami nazwanymi Integrated Braking System. Podobnie jak Mercedes, także Alfa ma jeden moduł – pompę hamulcową zintegrowaną z modulatorem ABS i ESP. Występuje tu akumulator ciśnienia, które jest podawane do zacisków hamulcowych, gdy system wyczuje, że kierowca naciska na pedał. Nad wszystkim czuwają liczne czujniki, rozpoznające jak mocno i jak szybko kierowca wcisnął hamulec. Dzięki eliminacji fizycznego połączenia pedału hamulca z systemem hydraulicznym nie występuje efekt pulsowania pedału podczas działania ABS-u. Ciśnienie robocze jest trzy razy wyższe niż w przypadku standardowego układu hydraulicznego. System stworzyła firma Continental-Siemens.

Wiecie, kiedy mamy do czynienia z brake-by-wire? Kiedy w nowoczesnym samochodzie wciśniecie przycisk hamulca pomocniczego. Wówczas, zupełnie z pominięciem pompy hydraulicznej, elektryczne silniczki zaciskają klocki hamulcowe na tylnych tarczach. Przykład? Chociażby Passat B6. To dobry przykład, bo akurat w B6 ten system został świetnie rozpoznany ze względu na jego awaryjność. Albo nie styka byle jak wykonana wiązka, albo silniczki są zalepione brudem i przestają działać. Ale to jest prawdziwe brake-by-wire, tyle że nie można nazwać tego hamulcem roboczym.

Jeśli chodzi o hamulce robocze, brake-by-wire to na razie pieśń przyszłości. Producenci samochodów są bardzo ostrożni, gdy mowa o rezygnacji z hydrauliki hamulcowej. Po prostu klienci nie są do tego zbyt pozytywnie nastawieni. Mówi się, że dla bezpieczeństwa każdy zacisk hamulcowy miałby doprowadzone dwa przewody sterujące – główny i awaryjny. Mielibyśmy więc do czynienia z dublowaniem pewnych elementów układu jak w samolocie. Udało mi się odnaleźć projekty firmy Siemens, gdzie gotowe systemy „suche” brake-by-wire, czyli bez hydrauliki, opisywano już w 2004 r. Obejmowały one osobny silniczek elektryczny dla każdego zacisku i tzw. hamulce klinowe. System „suchy” daje ogromne możliwości szybkiej zmiany ustawień układu hamulcowego – można niemal dowolnie kształtować jego działanie. Wymaga jednak co najmniej 42- lub 48-woltowej instalacji elektrycznej. W 2007 r. pisano, że hamulce B-B-W pojawią się w seryjnej produkcji już w roku 2010. Mamy rok 2018 i elektronicznych hamulców ani widu, ani słychu. Co może powinno dać do myślenia tym, którzy sądzą, że już za kilka lat pojeździmy samochodami w pełni autonomicznymi. No raczej nie.

Jak działają hamulce klinowe, pokazuje ten film:

I to tyle. Idę przejechać się na rowerze. Ma hamulec na linkę: też działa.