Hamulce bębnowe wracają do łask. Bo najnowsza technologia nie zawsze się sprawdza

Wydawało się, że w ciągu ostatnich lat ten bardzo stary wynalazek, pierwotnie stosowany w rowerach a później adaptowany do aut, został ostatecznie wyparty przez hamulce tarczowe. Został wyparty, bo tarcze mają lepsze chłodzenie, działają szybciej i precyzyjniej. A tymczasem, bez zbędnego rozgłosu, hamulce bębnowe wracają. Zapytajcie np. inżynierów Volkswagena, dlaczego coraz chętniej stosują hamulce bębnowe w swoich autach elektrycznych. Nie powiedzą, że tak jest taniej, ale wytłumaczą wam, że tak jest o wiele lepiej. Historia zatacza koło... czy to znaczy, że hamulce tarczowe tracą sens?

Okazuje się, że w samochodach elektrycznych hamulce tarczowe — powszechnie uznawane za najbardziej skuteczne, a jednocześnie nowoczesne rozwiązanie — słabo się sprawdzają. Zwłaszcza słabo sprawdzają się na tylnej osi. Jeśli spojrzycie na wyniki usterkowości samochodów podane w corocznych raportach TUV (są one tworzone na podstawie wyników niemieckich obowiązkowych badań technicznych samochodów), zauważycie, że samochody elektryczne wcale nie wypadają w nich dobrze, a niektóre modele rutynowo okupują dolną część tabeli. To np. Tesle, których właściciele nie muszą robić przeglądów w autoryzowanym warsztacie, aby zachować gwarancję. Zdecydowaną większość usterek w tych samochodach, stanowią zawieszenie i hamulce.

Prawda jest taka, że w wielu samochodach elektrycznych hamulce tarczowe sprawiają mnóstwo problemów. Problemy wynikają z tego, że są za słabo i za rzadko używane. Z tej przyczyny rdzewieją tarcze hamulcowe, blokują się zaciski. Jest tak dlatego, że na co dzień samochód hamuje głównie za pomocą silnika elektrycznego. Gdy jednak pojawia się potrzeba awaryjnego hamowania z wysokiej prędkości, nagle okazuje się, że nie ma czym hamować, bo hamulce tarczowe — zwłaszcza te mniej obciążone umieszczone na tylnej osi — są już zepsute. Nie byłoby tego problemu, gdyby co jakiś czas kierowca mocno zahamował z wysokiej prędkości. Ale... wiadomo, jak jest.

Rozwiązanie, które wdrożył m.in. Volkswagen, to hamulce bębnowe na tylnej osi. Ale czy ma to jakikolwiek zalety z punktu widzenia użytkownika samochodu?

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 hamowania. 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. M.in. z tej przyczyny nie należy się dziwić, że hamulce bębnowe są wciąż stosowane w ciężarówkach i ciężkich maszynach.

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, powoduje znacznie większą odporność na usterki wynikające z niewielkiego obciążenia hamulca — co świetnie sprawdza się w hamulcach tylnej osi, zwłaszcza w autach elektrycznych.

Skoro jednak hamulce bębnowe są takie świetne, powstaje pytanie: dlaczego zatem praktycznie wyginęły: najpierw na przednich osiach samochodów zaczęto stosować hamulce tarczowe, a z czasem większość aut dostała tarcze także na tylnej osi?

Z hamulcami bębnowymi jest ten problem, że zamknięta konstrukcja, która tak dobrze izoluje elementy układu od szkodliwych czynników zewnętrznych, równie skutecznie utrudnia rozpraszanie ciepła, czyli po ludzku: chłodzenie.

Jako że z czasem samochody stawały się coraz szybsze, coraz bardziej dynamiczne, a wielu kierowców ma styl jazdy w rodzaju gaz-hamulec, gaz-hamulec, hamulce bębnowe przestały wystarczać. W hamulcu bębnowym energia kinetyczna jest zamieniana w ciepło dokładnie tak samo jak w hamulcu tarczowym. Tyle że hamulce tarczowe bardzo dobrze się chłodzą, a hamulce bębnowe nie — i wraz ze wzrostem temperatury spada ich skuteczność. To właśnie sprawiło, że praktycznie przeszły do historii. A wracają dlatego, że...

W każdym razie nie ma tego problemu w przypadku hamulców tylnej osi. Okazuje się, że stopień użycia hamulców w typowym samochodzie elektrycznym jest zbyt niski, by zapewnić optymalne warunki pracy hamulcem tarczowym na tylnej osi; jednocześnie jest on optymalny z punktu widzenia bębnów. Nie bez znaczenia jest fakt, że zdecydowana większość kierowców samochodów elektrycznych jeździ znacznie spokojniej niż kierowcy samochodów spalinowych, do czego zmusza ich spadek zasięgu związany z dynamiczną jazdą przy wysokich prędkościach i uciążliwości związane z ładowaniem baterii.

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 obniżają jednak koszty produkcji i zmniejszają liczbę awarii, a więc także kosztów serwisu samochodu, jakie ponosi użytkownik. Same zalety, prawda?