Hamulce bębnowe - zastosowanie, zalety i wady

Hamulce bębnowe pojawiły się w użyciu już na początku XX wieku. Obecnie, można je spotkać przede wszystkim w starszych autach, ale nie jest to regułą. Niektóre nowe auta (dotyczy to przede wszystkim samochodów miejskich, budżetowych i użytkowych), nadal wykorzystują układ bębnowy na tylnej osi, co ma swoje plusy - hamulce bębnowe są stosunkowo tanie i trwałe (interwał wymiany może być nawet dwa razy dłuższy niż w przypadku hamulców tarczowych).

Nie jest to jednak konstrukcja pozbawiona wad. Ich specyficzna budowa sprawia, że niezbyt skutecznie pozbywają się ciepła, co w warunkach znacznego obciążenia, przekłada się na odczuwalne zmniejszenie siły hamowania. Kolejny minus to problemy z odprowadzaniem zabrudzeń. Z tego względu, współcześnie stosuje się je wyłącznie na osi tylnej, która jest znacznie mniej obciążona. O ile trwałość bębnów hamulcowych wpływa na obniżenie kosztów eksploatacji, to cena zakupu bębna zintegrowanego z łożyskiem może okazać się wysoka. Nie można też nie wspomnieć o nierównym rozkładzie siły nacisku na powierzchniach ciernych

Budowa hamulca bębnowego wydaje się być skomplikowana, jednak zasada ich działania jest stosunkowo prosta.

 

Hamulce bębnowe - budowa

Hamulce bębnowe składają się z 4 głównych elementów - bębna hamulcowego, szczęk, rozpieraka i sprężyny odciągającej.

Częścią ruchomą takiego układu jest bęben, mocowany do piasty koła. Wewnątrz bębna, a dokładnie - pod nim, umieszczone są szczęki. Te elementy są połączone z tarczą kotwiczą (nieobrotową). Na szczękach znajduje się okładzina cierna, która sąsiaduje z powierzchnią roboczą bębna (wewnętrzna strona). Za rozpieranie szczęk odpowiada tłoczek - szczęki pod wpływem siły nacisku tego elementu rozszerzają się i doprowadzają do wystąpienia tarcia między powierzchnią roboczą a okładziną cierną. W ten sposób, inicjowane jest wytracanie prędkości. 

Aby szczęki hamulcowe mogły powrócić do pozycji wyjściowej (po zwolnieniu pedału hamulca), konieczne jest zastosowanie sprężyny odciągającej lub układu kilku sprężyn.

Hamulec bębnowy z powodzeniem znajduje zastosowanie w samochodach, motocyklach, motorowerach, a nawet w samochodach ciężarowych. 

 

Hamulce bębnowe - działanie

Hamulce bębnowe działają na tej samej zasadzie, co ich nowocześniejsze odpowiedniki - zachodzi tu zjawisko tarcia między elementami ciernymi a powierzchnią roboczą elementu ruchomego (obrotowego).

Praca układu hamulcowego inicjowana jest przez pedał hamulca. Po jego wciśnięciu, układ hydrauliczny wytwarza ciśnienie, dostarczane do siłownika hydraulicznego (do tłoczka dochodzi elastyczny przewód hamulcowy). Doprowadza to do rozparcia szczęk i w efekcie - do wytworzenia tarcia i wytracenia prędkości.  

 

Rodzaje hamulców bębnowych

Hamulce bębnowe charakteryzują się prostą budową, jednak między układami bębnowymi mogą wystąpić znaczące różnice (choć zasada działania pozostaje taka sama). Podstawowy podział "bębnów" dotyczy sposobu mocowania szczęk hamulcowych i cylinderków.

Hamulec bębnowy - typ simplex

Najprostszym układem bębnowym jest simplex. w tym przypadku, stosowany jest jeden cylinder hydrauliczny z dwoma tłoczkami. W momencie wciśnięcia pedału hamulca, płyn hydrauliczny rozpiera je na jeden koniec szczęk. Takie rozwiązanie doprowadza do nierównomiernego zużycia okładzin cieernych, gdyż najpierw hamuje część górna, potem dolna.

Hamulec bębnowy - typ duplex

Duplex jest bardziej złożonym układem niż simplex. W tym przypadku, stosowane są dwa cylinderki hydrauliczne, z których każdy wyposażony jest w tylko jeden tłoczek. Jeden cylinderek jest przymocowany do górnej części tarczy kotwiczej, a drugi - do dolnej części. W rezultacie, jeden cylinderek realizuje zacisk jednej szczęki hamulcowej. Dzięki temu, pracują one w tym samym czasie, siła nacisku jest taka sama, a okładziny cierne zużywają się w tym samym tempie. Należy jednak podkreślić, że zużycie okładziny nie jest równomierne na całej powierzchni - tarcie wytwarza tylko część szczęki. 

Hamulec bębnowy - typ duo duplex.

Duo duplex to nic innego, jak połączenie układu simplex i duplex. Konstrukcyjnie, takie hamulce są zbliżone do rozwiązania typu duplex - położenie cylinderków jest identyczne, jednak ich budowa jest taka sama, jak w układzie simplex (każdy cylinderek wyposażony jest w dwa tłoczki. Taka kombinacja sprawia, że okładziny cierne są dociskane z identyczną siłą i równomiernie do powierzchni roboczej bębna, co przekłada się na ich równomierne zużycie. 

Hamulec bębnowy - typ samowzmacniający

Hamulce bębnowe samowzmacniające są obecnie najczęściej stosowanymi. W tym przypadku, mówimy o układzie simplex, który wykorzystuje szczęki pływające. Na jednym końcu szczęk hamulcowych umieszczony jest cylinderek z dwoma tłoczkami, które naciskają na oba elementy z jednej strony. Na drugim końcu, zastosowany został łącznik niepołączony z innymi elementami układu hamulcowego. W efekcie, szczęka współbieżna (zgodna z ruchem obrotowym bębna) wywołuje dodatkowy nacisk na szczękę przeciwbieżną (przeciwna do ruchu obrotowego bębna), co doprowadza do zbliżenia nacisku jednostkowego obu elementów. 

W niektórych samochodach, można spotkać hamulce tarczowo bębnowe. Trudno mówić tu o odrębnej kategorii, jest to po prostu specyficzna konstrukcja, w której tarcza hamulcowa realizuje proces wytracania prędkości. Niewielki bęben pełni natomiast funkcję postojową, czyli hamulca ręcznego.

 

Hamulce bębnowe a tarczowe

Hamulce bębnowe to prosta konstrukcja, nie znaczy to jednak, że ich tarczowe odpowiedniki są dalece bardziej skomplikowane. Jak wskazuje na to sama nazwa, elementem ruchomym w takim układzie jest tarcza hamulcowa (mocowana do piasty i obraca się wraz z tym elementem). Elementy wytwarzające tarcie - klocki z okładziną cierną, umieszczone są w zacisku. Ten podzespół spełnia rolę mocującą klocki, ale nie tylko. W zacisku umieszczone są też tłoczki hydrauliczne, odpowiedzialne za docisk klocków do tarczy.

Zaciski można podzielić na nieruchome, pływające i przesuwane. Niektóre mają też wbudowany mechanizm hamulca awaryjnego. Kolejna różnica dotyczy ilości zamontowanych tłoczków. W samochodach o wysokich osiągach, stosuje się układy wielotłoczkowe.  

Osadzony w cylinderku tłoczek odpowiada za przeniesienie nacisku hydraulicznego na klocek hamulcowy. Płyn hydrauliczny nie przedostaje się poza cylinderek dzięki zastosowaniu specjalnego uszczelniacza.

Hamulce tarczowe dość łatwo pozbywają się ciepła, które powstaje w efekcie tarcia. Skutecznie odprowadzają też zabrudzenia, wytwarzane przez zużywające się elementy cierne. Wszystko to przekłada się na większą skuteczność hamowania niż w hamulcach bębnowych. Czy to oznacza, że "bębny" są obecnie montowane wyłącznie z oszczędności? Otóż, niekoniecznie.

Obecnie, hamulce bębnowe są montowane wyłącznie na tylnej osi. Ma to swoje uzasadnienie, bowiem w trakcie hamowania, największe obciążenie przejmują na siebie koła przednie. Na tył rozdzielana jest mniejsza siła, więc w tym przypadku, dość trudno jest przegrzać bęben. W rezultacie, kierowca prawdopodobnie nie odczuje realnych korzyści z zastosowania tylnych tarcz, tym bardziej jeżeli mówimy o lekkim samochodzie miejskim z niezbyt mocnym silnikiem, który przecież nie służy do wyczynowej jazdy. 

W toku eksploatacji, ujawnią się wszystkie zalety układu bębnowego. Zanim użytkownik wymieni element roboczy, czyli bęben, najprawdopodobniej zdąży dwa razy wymienić przednie tarcze. Prawdą jest, że bęben hamulcowy, zwłaszcza zintegrowany z łożyskiem, jest droższy w tej parze (nawet jeżeli mówimy o starszym samochodzie), za to koszt zakupu cylinderka lub cylinderków (zależnie od układu) jest nieporównywalnie niższy od ceny zacisku, zwłaszcza gdy podaż zamienników do danego modelu jest ograniczona. W dziedzinie wydatków, górą są zatem bębny.