Technologia wyparta przez nowoczesność wraca po latach. Chodzi o hamulce

Jeśli spojrzycie w statystyki awaryjności samochodów — przy czym nie chodzi o awarie zatrzymujące auto w trasie, tylko o usterki, które są przeszkodą w zaliczeniu obowiązkowych badań technicznych — wśród modeli elektrycznych i niektórych aut zelektryfikowanych bardzo częstym problemem są zawieszenie i hamulce. Statystyki niemieckiego TUV-u są bezlitosne: znaczna część modeli elektrycznych, które niby mają mniej części i powinny się mniej psuć, okupuje dolną część tabeli. I można by powiedzieć, że kierowcy sami są sobie winni, bo przecież wystarczy odpowiedni styl jazdy, aby hamulce w samochodzie elektrycznym cieszyły się świetnym zdrowiem, ale gdyby jednak producenci aut masowo stosowali starą, niemal zapomnianą już technikę, przynajmniej problem z hamulcami by nie istniał.

Problemem samochodów elektrycznych wyposażonych w hamulce tarczowe jest to, że na co dzień — jeśli ktoś jeździ głównie po mieście — podstawowy układ hamulcowy auta jest niemal nieużywany. Samochód najczęściej hamuje silnikiem, odzyskując w ten sposób energię wcześniej zużytą na rozpędzenie kolosa o masie własnej nierzadko przekraczającej dwie tony.

To bardzo cenna energia, więc producenci robią wiele, aby odzyskiwanie energii było coraz bardziej wydajne. W efekcie jednak podstawowe hamulce — do niedawna niemal wyłącznie tarczowe — trochę "się nudzą". A hamulec tarczowy bardzo nie lubi bezczynności. W nie dość często używanym hamulcu tarczowym nie tylko rdzewieją tarcze, lecz także blokują się zaciski. Efekt jest taki, że gdy zachodzi potrzeba awaryjnego hamowania, to właśnie wtedy nie bardzo jest czym hamować.

W hamulcu bębnowym bęben obraca się razem z kołem. Wewnątrz bębna umieszczony jest cylinderek lub cylinderki hamulcowe działające na szczęki, które rozpierane są do zewnątrz; gdy w wyniku rozparcia szczęki wchodzą w kontakt z bębnem, zaczyna się hamowanie. W wyniku działających sił nacisk powierzchni ciernych na bęben samoczynnie się zwiększa — stąd potrzebne stosunkowo niskie ciśnienie w układzie hamulcowym, aby wytworzyć odpowiednią siłę hamowania. Między innymi z tej przyczyny nie należy się dziwić, że hamulce bębnowe są wciąż stosowane w ciężarówkach i ciężkich maszynach.

Podstawowy problem dotyczący hamulców bębnowych jest taki, że — jako że jest to konstrukcja zamknięta — znacznie gorzej się chłodzą niż tarcze. A to powoduje, że wystarczy kilka mocnych hamowań raz po razie, by hamulce były na tyle rozgrzane, że przestają być skuteczne. To m.in. dlatego w przeszłości hamulce bębnowe zostały wyparte przez hamulce tarczowe, które bardzo dobrze się chłodzą, są bardzo szybkie i bardzo wydajne. Tymczasem jednak bardzo szybkie i bardzo wydajne, a zwłaszcza szybko oddające ciepło hamulce w samochodach elektrycznych przestają być potrzebne. Przestają być potrzebne zwłaszcza na tylnej osi, która — w kontekście hamowania — jest o wiele mniej obciążona niż przednia oś.

Ale jeśli spytacie inżynierów np. Volkswagena, czy hamulce bębnowe są tańsze od tarcz, na pewno się do tego nie przyznają, za to będą dowodzić, że hamulce bębnowe są w pewnych zastosowaniach lepsze. Nie muszą być bardzo szybkie i mocne, gdyż po pierwsze (przynajmniej na razie) z hamulców tarczowych na przedniej osi nikt nie rezygnuje, a po drugie hamulce bębnowe są wspomagane przez napęd elektryczny, który pełni rolę wydajnego i — wbrew pozorom — bardzo szybko załączającego się hamulca. Zatem zwłaszcza w samochodach elektrycznych, w których tylna oś jest napędzana i hamowana przez silnik elektryczny, hamulce tarczowe stają się zbędnym obciążeniem i źródłem problemów. Za to bębny sprawdzają się znakomicie.

Prawda jest taka, że gdyby kierowcy regularnie korzystali z pełni możliwości hamulców tarczowych zainstalowanych w ich samochodach – co sprowadza się do regularnego, przynajmniej raz na stokilkadziesiąt kilometrów mocnego hamowania z dużej prędkości – hamulce te nie psułyby się, tylko naturalnie zużywały. Ale z samochodami elektrycznymi tak już jest, że zwłaszcza w trasie jeździ się z rozsądną prędkością (bo zasięg), jeździ się zachowawczo (bo dynamiczna jazda trenuje baterię i też skraca zasięg), a więc realna potrzeba mocnego wciśnięcia hamulca przy większej prędkości pojawia się bardzo rzadko.

Zaletą bębnów stosowanych w samochodach przez dziesięciolecia jest zamknięta konstrukcja, która sprawia, że układ jest chroniony przed brudem i korozją, a także duża powierzchnia okładzin ciernych, znacznie większa niż w hamulcach tarczowych. Ta duża powierzchnia okładzin ciernych sprawia, że wymiana szczęk jest potrzebna znacznie rzadziej niż wymiana klocków hamulcowych. Zamknięta konstrukcja, która chroni przed korozją, zapewnia znacznie większą odporność na usterki wynikające z niewielkiego obciążenia hamulców.

Okazuje się, że stopień użycia hamulców w typowym samochodzie elektrycznym jest zbyt niski, by zapewnić optymalne warunki pracy hamulcem tarczowym na tylnej osi, ale jednocześnie jest on optymalny z punktu widzenia bębnów.

W tych warunkach hamulce bębnowe wracają "całe na biało": są znacznie bardziej odporne na usterki wynikające z korozji, a jednocześnie o wiele bardziej trwałe niż tarcze. Można wyobrazić sobie sytuację, w której hamulce bębnowe na tylnej osi wytrzymają ponad 150 tys. km i więcej — mogą być zaprojektowane nawet tak, by wystarczyły na całe życie samochodu elektrycznego.

Czy będą wystarczać, to się okaże. Doraźnie jednak obniżają koszty produkcji i zmniejszają liczbę awarii, a więc także koszty serwisu samochodu, które ponosi użytkownik. Same zalety, prawda?