Hamulce bębnowe – konstrukcje, zalety i wady oraz dlaczego wciąż się je stosuje?

Hamulec bębnowy jak sama nazwa na to wskazuje składa się z bębna, który jest elementem obracającym się wraz z kołem. W jego wnętrzu znajdują się dwie szczęki hamulcowe zamocowane do nieobrotowej tarczy koła, zwaną też dość myląco tarczą hamulcową, których powierzchnia robocza, czyli okładziny hamulcowe jest umieszczona tuż przy powierzchni roboczej bębna. Szczęki poprzez rozpieranie ich tłoczkiem hamulcowym (rozpieraczem) trą o powierzchnię bębna wywołując tym samym efekt hamowania, tzw. moment hamowania. O cofnięcie się szczęk celem zaprzestania hamowania dba sprężyna lub układ sprężyn łączących szczęki.

W pewnym sensie same szczęki również wykonują ruch obrotowy podczas hamowania, ale tylko w bardzo niewielkim zakresie. Podczas jazdy do przodu, szczęka zamocowana bliżej przedniej osi nazywana jest więc szczęką współbieżną, ponieważ obraca się w tą samą stronę co bęben. Druga nazywana jest szczęką przeciwbieżną.

Konstrukcje hamulców bębnowych ze względu na zamocowanie szczęk i cylinderków hamulcowych można podzielić na trzy zasadnicze rodzaje:

Układ Simplex – to układ najprostszy z jednym cylinderkiem hamulcowym z dwoma tłoczkami, które napierają na jeden koniec szczęk hamulcowych, natomiast ich drugi koniec zamocowany jest na stałych sworzniach. W tej konstrukcji szczęki hamują najpierw górną częścią, potem dolną więc zużywają się nierównomiernie. Ponadto na szczękę współbieżną i przeciwbieżną działają inne siły, co powoduje ich teoretycznie różne zużycie.

Układ Duplex – to układ z dwoma cylinderkami hamulcowymi, ale z pojedynczymi tłoczkami. Jeden z nich znajduje się na górze, drugi na dole i każdy odpowiada za nacisk na jeden z końców jednej szczęki. Drugi koniec szczęk jest zamocowany na stałym sworzniu. W tym przypadku mamy do czynienia z dwiema szczękami współbieżnymi, więc zużywają się one w jednakowym tempie. Wadą układu Duplex jest nierównomierne zużycie całej powierzchni każdej ze szczęk.

Układ samowzmacniający – to najpowszechniej stosowana odmiana hamulca bębnowego, ponieważ jest najskuteczniejsza. Tu mamy jeden cylinderek hamulcowy z dwoma tłoczkami działający identycznie jak w układzie Simplex, ale szczęki na drugim końcu nie są zamocowane na stałe na sworzniach, lecz pływająco, połączone specjalnym łącznikiem. Dzięki temu szczęka współbieżna podczas hamowania odpycha od siebie szczękę przeciwbieżną, co sprawia, że w przeciwieństwie do układu Simplex obie szczeki działają na powierzchnię roboczą bębna z niemal taką samą siłą, a zaletą w stosunku do układu Duplex, szczęki zużywają się prawie równomiernie.

Ze względu na różnice konstrukcyjne, elementy wyżej wymienionych układów nie są wymienne, a ze względu na nierównomierne zużycie szczęk w układzie Simplex, często stosuje się dwie szczęki z różnymi okładzinami, a zatem same okładziny też nie muszą być wymienne dla obu szczęk.

Wspominając o zaletach i wadach hamulców bębnowych, należy zacząć od wad, ponieważ jest ich znacznie więcej. Kiedyś jedną z ważniejszych było słabe chłodzenie tego typu hamulców i ich z tego powodu mniejsza skuteczność, przez co nie stosowano ich w usportowionych odmianach poszczególnych modeli, podczas gdy w wersjach standardowych nadal pozostawały w użyciu. Dziś najważniejszą wadą układu bębnowego jest jego duża masa. Obecnie masa to obszar, w którym producenci współczesnych samochodów próbują walczyć o każdy gram. Oczywiście wszelkie pozostałe wady pozostają aktualne.

Poza gorszym chłodzeniem, hamulce bębnowe mają nierównomiernie rozłożone naciski na elementach ciernych, przez co siła hamowania jest mniejsza niż w przypadku hamulców tarczowych o tej samej powierzchni ciernej okładzin. Duży moment bezwładności to efekt wyższej masy i większego ciężaru odsuniętego dalej niż w tarczach hamulcowych od osi obrotu bębna. Poza tym, hamulce bębnowe są nieco trudniejsze w obsłudze i bardzo podatne na silne zabrudzenie, ponieważ pozostałości w postaci pyłu pozostają we wnętrzu bębna. Istnieje zatem ryzyko spadku siły hamowania wraz z zużyciem okładzin hamulcowych.

Choć powszechnie mówi się o tym, że hamulce bębnowe są tańsze od tarczowych, to trudniej to uzasadnić gdy dochodzi do wymiany bębnów i szczęk i porównania ich cen z tarczami i klockami. Te elementy są droższe lub nawet znacznie droższe od analogicznych w hamulcach tarczowych. Zwłaszcza wtedy, gdy bębny są zintegrowane z łożyskiem koła i są jednym, nierozbieralnym elementem. Jednak różnica na korzyść hamulców bębnowych pojawia się wówczas, gdy porównamy cenę zacisku hamulcowego w układzie tarczowym i cylinderka w układzie bębnowym. Łącznie jako konstrukcja hamulce bębnowe są więc tańsze, ale i w eksploatacji wypadają korzystniej od tarczowych. Co prawda na tylnej osi hamulce tarczowe zużywają się wolniej niż na przedniej, to jednak bębny zużywają się nawet pięć razy wolniej od tarcz hamulcowych.

Warto jeszcze dodać, że ceny zamienników kształtują się różnie w zależności od modelu samochodu. Duże znaczenie ma tu popularność danego modelu i rozwiązania (typu hamulców). Bywa bowiem tak, że to właśnie klocki hamulcowe są droższe od szczęk, a w autach, w których bębny hamulcowe są kompatybilne z kilkoma innymi modelami ich cena jest stosunkowo niska, ponieważ na rynku jest spora konkurencja i duża podaż. Tymczasem zaciski hamulcowe tylnej osi bardzo często są niewspółmiernie drogie do przednich, zwykle większych, a nawet droższe od nich. To z kolei jest efektem małego popytu na tylne zaciski hamulcowe, przez co rynek zamienników jest wąski, zdominowany głównie przez firmę TRW. W poniższej tabeli znajdziecie porównanie cen elementów eksploatacyjnych hamulców tarczowych i bębnowych stosowanych w jednym modelu. Proszę zwrócić uwagę, że w przypadku Hondy porównywane są dwie generacje, z hamulcami bębnowymi w pierwszej i tarczowymi drugiej. Porównywane są części tej samej firmy.

A zatem czynnik ekonomiczny jest głównym i w zasadzie jedynym, który przeważa na korzyść hamulców bębnowych, dlatego też są i będą jeszcze bardzo długo stosowane w samochodach segmentu A i B. Jednak ich podstawowe wady, o których czytaliście powodują, że żaden producent nie stosuje już hamulców bębnowych na przedniej osi.

Ekspert iParts.pl o hamulcach bębnowych:

Hamulce bębnowe stosowane są wciąż w niedużych samochodach, o niewielkiej mocy silnika i małej masie – spotyka się je jednak wyłącznie w układach hamulcowych tylnej osi. Główną zaletą układu bębnowego jest bardzo prosta, trwała i relatywnie tania konstrukcja – często zdarza się, że hamulce bębnowe wymagają wymiany dopiero po pokonaniu 100 tysięcy kilometrów, kiedy w układach tarczowych klocki wymagają tego nawet po 20 tysiącach. Do uruchomienia hamulców bębnowych nie potrzeba dużej siły, więc nie ma konieczności instalacji skomplikowanych układów podciśnieniowego wspomagania hamulców. Z drugiej strony hamulce te są podatne na przegrzanie oraz nie posiadają skłonności do samooczyszczania, bowiem pył ze zużytych okładzin pozostaje w środku bębna.

Jeżeli przyjmiemy, że hamulce bębnowe występują obecnie tylko w samochodach niższych klas oraz tylko na tylnej osi, nie można powiedzieć, że hamulce tarczowe są lepsze. Producenci dobierają układ hamulcowy tak, by był skuteczny i jeżeli zdecydował się na bębny, to są one wystarczające. Warto jeszcze wspomnieć o tym, że w samochodach stricte terenowych sprawdzają się bardzo dobrze ze względu na dużą odporność na zabrudzenie. Układ z bębnami jest dużo trwalszy i w efekcie tańszy w eksploatacji. Jeżeli samochód jest używany w głównie w mieście i nie robi dużych przebiegów, prawdopodobnie nigdy nie będziecie wymieniać bębnów i być może tylko raz szczęki, chyba, że zwiążecie się z jednym samochodem na całe życie. Wady hamulców bębnowych w takich samochodach są w zasadzie bez znaczenia, dlatego argumenty przemawiające za hamulcami tarczowymi w zasadzie również. Jest jednak pewne zastrzeżenie jeśli chodzi o eksploatację hamulców bębnowych, by służyły długo i rzeczywiście generowały niższe koszty. Jednak o tym przeczytacie w drugiej części artykułu.