[PL] Tarcze i bębny: nie takie to proste

Począwszy od lat 60., układ hamulcowy typu „tarcze z przodu, bębny z tyłu”, stał się bardzo popularny. Szczególnie w Europie. W USA był on nadal zarezerwowany tylko dla samochodów drogich i szybkich, jednak w Europie stał się bardzo powszechny w latach 60. i przetrwał do ​​lat 70. i później. W tym artykule najpierw przyjrzymy się hamulcom tarczowym i bębnowym z osobna. Następnie przyjrzymy się wyzwaniom związanym z projektowaniem układu hamulcowego typu „tarcze z przodu, bębny z tyłu”. Weźmiemy również na tapet systemy bezpieczeństwa, o jakich najpewniej nie wiedziałeś.

Autor: TAUNUS

Tłumaczenie: SMKA

English version of the article

Różnica pomiędzy tarczami a bębnami

Istnieje wiele różnic pomiędzy hamulcami tarczowymi i bębnowymi. Nie chodzi tylko o sposób wytwarzania tarcia, które spowalnia pojazd. Również metody ich uruchamiania są zupełnie inne. Oznacza to, że łączenie obu systemów niesie ze sobą wiele wyzwań, którym przyjrzymy się po przeprowadzeniu analizy każdego systemu z osobna.

Jedną z największych różnic w działaniu hamulców bębnowych w porównaniu z hamulcami tarczowymi jest fakt, że w hamulcach bębnowych występuje samowzmocnienie. Oznacza to, że gdy hamulce bębnowe są włączane poprzez naciśnięcie pedału hamulca, sam mechanizm również zaczyna wspomagać siłę nacisku kierowcy na pedał hamulca i wzmacniać siłę.

Dzięki temu samoczynnemu wzmacnianiu hamulców bębnowych kierowca zazwyczaj nie musi używać dużej siły, aby zatrzymać pojazd. Dlatego w przeszłości wiele samochodów z hamulcami bębnowymi nie miało wspomagania hamulców (brak serwa).

Z drugiej strony hamulce tarczowe nie mają samowzmocnienia i wymagają od kierowcy dużej siły, aby wygenerować wystarczającą siłę hamowania. Dlatego samochody z hamulcami tarczowymi są zazwyczaj wyposażone w serwo hamulcowe, które wzmacnia siłę wywieraną przez kierowcę na pedał hamulca.

Samowzmocnienie hamulców bębnowych niesie za sobą również wadę w postaci gorszego czucia przez kierowcę, co kończy się trudnością ze znalezieniem optymalnej siły hamowania, aby zatrzymać samochód tak szybko, jak to możliwe bez blokowania kół.

Kolejną dużą różnicą jest to, że klocki hamulcowe w układzie hamulca tarczowego zawsze lekko ocierają się o powierzchnię tarczy. Dzieje się tak ze względu na inny mechanizm zwalniania stosowany w hamulcach tarczowych, który zostanie wyjaśniony w sekcji poświęconej hamulcom tarczowym.

To z kolei powoduje pewien zbyteczny opór w samochodzie. Jednak opór ten jest niewielki i niezauważalny, a także nie powoduje żadnego dodatkowego zużycia tarcz i klocków.

Niektórzy zawodnicy wyścigów równoległych (drag race) używają hamulców bębnowych na wszystkich kołach, ponieważ szczęki hamulców bębnowych nigdy nie stykają się z bębnem hamulcowym, gdy hamulce nie są używane, więc nie generują zbytecznego oporu i są lżejsze od hamulców tarczowych. Chociaż może to mieć znaczenie w wyścigach równoległych, gdzie liczy się każda milisekunda, opór generowany przez hamulce tarczowe nie ma znaczenia w zwykłym aucie drogowym.

Hamulce bębnowe

Hamulce bębnowe wykorzystują „bęben hamulcowy” i „tarczę kotwiczną” (backplate assembly), które tworzą mechanizm hamulca bębnowego. Bęben hamulcowy jest niezwykle prosty, jest to metal w kształcie bębna, który ma wewnętrzne powierzchnie robocze, aby wytwarzać tarcie. Ten bęben hamulcowy jest przymocowany do piasty koła i zawsze obraca się wraz z kołem, co można zobaczyć na poniższym zdjęciu jako element po prawej stronie.

Tarcza kotwiczna przykręcona jest do samej obudowy osi lub do zwrotnicy, jeśli jest to przedni hamulec bębnowy, więc tarcza kotwiczna jest zawsze nieruchoma. Wszystkie pozostałe elementy wewnątrz hamulca bębnowego znajdują się w tej tarczy kotwicznej.

Tarcza kotwiczna zawiera szczęki hamulcowe, cylinderek, sprężynę powrotną, sprężynę dociskową, mechanizm samoregulacji i mechanizm hamulca ręcznego, jeśli jest to tylny hamulec bębnowy. Najprościej rzecz ujmując, hamulec bębnowy działa, gdy płyn hydrauliczny wywiera ciśnienie na tłoki wewnątrz cylinderka, co popycha obie szczęki hamulcowe w kierunku wewnętrznej powierzchni bębna hamulcowego. Dzięki okładzinie materiału ciernego na szczękach hamulcowych bęben hamulcowy będzie mocno trzymał i generował dużo tarcia, aby spowolnić pojazd.

Gdy kierowca przestanie naciskać pedał hamulca i wywierać nacisk na tłoczki wewnątrz cylinderka, sprężyna powrotna zmusi szczęki hamulcowe do powrotu do pierwotnej pozycji, w której nie będą ocierać się o wewnętrzną powierzchnię bębna hamulcowego.

Typy hamulców bębnowych

Simplex

Istnieje kilka różnych wersji hamulców bębnowych, z których niektóre można zobaczyć na powyższym zdjęciu. Najprostszy jest znany jako „Simplex” w języku niemieckim i jako „Leading/Trailing” w języku angielskim. W tym typie systemu jedna ze szczęk hamulcowych jest szczęką prowadzącą (współbieżna), pokazaną jako „1”. Druga, pokazana jako „2”, jest szczęką wleczoną (przeciwbieżną) na poniższym zdjęciu. Na górze, między szczękami hamulcowymi, znajduje się dwustronny cylinderek, który można zobaczyć jako położenie strzałki na poniższym zdjęciu.

Jak na powyższym rysunku, jeżeli samochód jedzie do przodu, to koła będą się obracać w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, jeśli spojrzymy na samochód z lewej strony.

Za każdym razem, gdy cylinder koła wypycha obie szczęki, współbieżna szczęka po lewej stronie będzie próbowała zostać przeciągnięta w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara przez obracający się w kierunku przeciwnym bęben hamulcowy za pomocą siły stycznej. Jednak obie szczęki hamulcowe są zakotwiczone na dole, więc fizycznie nie mogą się poruszać w kierunku bębna hamulcowego.

Bęben hamulcowy obracający się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, nadal będzie próbował ciągnąć za sobą szczękę współbieżną, co spowoduje, że współbieżna szczęka będzie mocniej wgryzać się w bęben. Czyli mamy samowzmocnienie hamulców. Siła wywierana przez kierowcę naciskającego pedał hamulca jest wzmacniana w szczęce współbieżnej.

W przypadku szczęki przeciwbieżnej jest jednak odwrotnie. W szczęce przeciwbieżnej występuje samoosłabienie, ponieważ obracający się bęben próbuje odepchnąć od siebie szczękę przeciwbieżną. Jednak samowzmocnienie szczęki współbieżnej jest bardziej istotne niż samoosłabienie szczęki przeciwbieżnej. Czyli mamy samoczynne wzmocnienie działania hamulców.

Podczas jazdy do tyłu, szczęka normalnie samowzmocniona, będzie teraz samoosłabiana. Natomiast szczęka zwykle samoosłabiana będzie samowzmocniona. Ot, szczęka współbieżna staje się przeciwbieżną.

Hamulec bębnowy typu simplex jest zazwyczaj stosowany w tylnych hamulcach, pomijając auta tylnosilnikowe (np. Garbus), gdzie tylne hamulce są bardziej istotne niż w zwykłych autach. W samochodach z silnikiem z przodu i przednimi hamulcami tarczowymi tylne hamulce bębnowe są zazwyczaj typu simplex. Simplex świetnie sprawdza się w tym zastosowaniu, gdzie tylne hamulce nie robią zbyt wiele, a hamulec postojowy jest w nie wbudowany. Jednak samochody z bębnami na wszystkich kołach zazwyczaj mają hamulce bębnowe typu duo-servo, ponieważ w ich przypadku samowzmocnienie działa lepiej. Użycie duo-servo z przodu i simplex z tyłu spowoduje dużą nierównowagę między siłami hamowania, ponieważ duo-servo generuje znacznie większe siły hamowania niż hamulec bębnowy simplex. Stąd też tylne bębny typu simplex są zazwyczaj używane w połączeniu z przednimi hamulcami tarczowymi.

W przypadku hamulca bębnowego simplex, hamulec postojowy również korzysta z efektu samowzmocnienia i zapewnia dużą siłę w hamulcu bębnowym, aby utrzymać pojazd w bezruchu.

Dodatkowo efekt samowzmocnienia jest trudny do kontrolowania. Pedał hamulca może wydawać się bardzo chropowaty, ponieważ im mocniej naciskasz, tym silniejsze jest samowzmocnienie. Tym samym hamowanie na granicy przyczepności jest znacznie trudniejsze w przypadku hamulców bębnowych w porównaniu z hamulcami tarczowymi. Dlatego samochody z hamulcami tarczowymi w latach 60. i 70. hamowały w praktyce lepiej niż samochody z hamulcami bębnowymi, ponieważ kierowca mógł lepiej manipulować pedałem hamulca w samochodach z hamulcami tarczowymi.

Istnieje błędne przekonanie, że hamulce tarczowe zapewniają większą siłę niż bębnowe, a zatem samochód zatrzymuje się szybciej. To jest całkowite kłamstwo, opony nie mają wystarczającej przyczepności, więc większa siła hamowania nic nie znaczy. Ponadto w przypadku hamulca bębnowego i tarczowego o tej samej wielkości, hamulec bębnowy zapewni w rzeczywistości jeszcze większą siłę hamowania. Powierzchnia tarcia hamulca bębnowego znajduje się na obwodzie bębna hamulcowego, więc ma większą odległość od środka koła, co pozwala na wytworzenie większego momentu hamowania.

Samochody z hamulcami tarczowymi hamują lepiej, ponieważ kierowca może je łatwiej kontrolować, jeśli nie ma układu ABS.

Również w deszczu tarcze mają przewagę, ponieważ mogą natychmiast wypierać wodę, ale gdy woda dostanie się do bębnów – a zazwyczaj je moczy – wówczas hamulce bębnowe nie mogą wygenerować wystarczającej siły hamowania. Dlatego hamulce tarczowe osiągają jeszcze większą przewagę nad hamulcami bębnowymi w deszczu. Jednak w suchych warunkach hamulce bębnowe zapewniają dużą siłę hamowania.

Duplex i Duo-Duplex

Drugim typem hamulca bębnowego są systemy Duplex i Duo-Duplex. W systemie Duplex występują dwie współbieżne szczęki hamulcowe (zamiast jednej współbieżnej i drugiej przeciwbieżnej). Oznacza to, że w obu szczękach hamulcowych występuje samowzmocnienie, co zapewnia znacznie większe wzmocnienie siły hamowania w porównaniu z hamulcami Simplex.

Jak widać na powyższym schemacie, są dwa cylinderki. Jeden z nich znajduje się u góry, a drugi u dołu szczęk hamulcowych. W zwykłym systemie Duplex cylinderki nie działają dwustronnie, działają tylko w jednym kierunku.

Przy hamulcach systemu Duplex, samowzmocnienie działa tylko podczas jazdy do przodu. Podczas jazdy do tyłu mamy samoosłabienie działania hamulców i bardzo sztywny pedał hamulca.

W systemie Duo-Duplex oba cylinderki działają podwójnie tak, jak w hamulcu simplex. Hamulce te osiągają całkowitą symetrię w uruchamianiu szczęk hamulcowych w obu kierunkach. Oznacza to, że w systemie Duo-Duplex występuje duże samowzmocnienie w sytuacjach jazdy do przodu i do tyłu, co zapewnia miękki pedał hamulca.

Podwójne szczęki przeciwbieżne

Trzecim typem hamulca bębnowego jest układ z podwójnymi szczękami przeciwbieżnymi, który jest dokładnie taki sam jak układ Duplex. Różnica polega na tym, że kierunek działania siłowników kół jednostronnego działania jest odwrotny, tak że obie szczęki działają jak szczęki przeciwbieżne, przeciwnie do kierunku obrotu bębna hamulcowego, co widać na poniższym schemacie.

Opisany powyżej system nie jest zbyt powszechny. Używa się go, jeśli trzeba czułego pedału hamulce. System z dwiema szczękami przeciwbieżnymi używany jest w połączeniu ze wspomaganiem hamulców (serwo), ponieważ przy jeździe do przodu mamy samoosłabienie działania hamulców. Samowzmocnienie występuje przy jeździe do tyłu.

Servo i Duo-Servo

Czwartym typem układu hamulców bębnowych są układy Servo i Duo-Servo. Są również nazywane hamulcami „Bendix”, ponieważ zostały pierwotnie zaprojektowane przez firmę Bendix. Nazywane są hamulcami bębnowymi „Primary/Secondary”. Tego typu hamulce są bardzo powszechne na przednich kołach ze względu na to, jak dużo samoregeneracji mogą wytworzyć. Stosowane są także w tylnych hamulcach samochodów tylnosilnikowych, takich jak Garbus i Porsche 356, ponieważ tylne hamulce w tych samochodach wykonują dużo pracy.

Jak wspomniano w części artykułu o hamulcach typu Simplex, auta z bębnami na wszystkich kołach, mają również tylne hamulce typu Duo-Servo. Zasadniczo jedynie auta z przednimi hamulcami tarczowymi, mają na tylnych kołach bębny typu Simplex.

Bębny typu Servo są bardzo podobne do hamulców Simplex pod względem konstrukcji, zwłaszcza Duo-Servo. Servo wykorzystuje cylinderek o pojedynczym działaniu na górze między dwiema szczękami hamulcowymi. Duo-servo wykorzystuje cylinderek o podwójnym działaniu w tym samym miejscu tak jak bęben Simplex.

Różnica w porównaniu do bębna Simplex polega na dolnej części. W bębnach Simplex na dole szczęk hamulcowych znajduje się ich mocowanie. Zapobiega ono ich przesuwaniu.

W systemach Servo u dołu nie ma typowego zakotwiczenia. Zamiast tego dolne części szczęk hamulcowych są pływające i połączone za pomocą systemu samoregulacji, dzięki czemu mogą się swobodnie poruszać. Przypomnijmy, że w bębnie Simplex, gdy cylinderek wypycha obie szczęki, współbieżna szczęka będzie próbowała zostać pociągnięta w dół przez obrót bębna hamulcowego w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, ale nie mogła się poruszyć, ponieważ szczęka hamulcowa była zakotwiczona na miejscu.

W systemach Servo, ponieważ są one pływające, będą się one faktycznie poruszać razem z bębnem hamulcowym. W tym układzie „szczęka współbieżna” (leading shoe) nazywana jest „główną szczęką” (primary shoe). Główna szczęka jest lekko ciągnięta przez bęben hamulcowy w tym samym kierunku, w którym obraca się bęben hamulcowy.

Druga szczęka hamulcowa, nazywana jest szczęką wtórną (secondary shoe) i jest połączona na dole ze szczęką główną, za pomocą mechanizmu samoregulacji. Tak więc, gdy główna szczęka porusza się, kiedy bęben hamulcowy ciągnie ją w tym samym kierunku, szczęka główna będzie pchać szczękę wtórną w kierunku przeciwnym.

Wyobraź sobie sytuację, w której patrzysz na lewą stronę samochodu, a koło obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Gdy hamulce są włączone, bęben hamulcowy pociągnie szczękę główną w dół, a ten ruch spowoduje, że szczęka pomocnicza przesunie się w górę w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Zjawisko to można zobaczyć na tym filmie.

Kiedy to się zdarzy, szczęka hamulcowa wtórna otrzymuje siłę nie tylko z cylinderka, ale także ze szczęki głównej, a siły te będą na nią oddziaływać bardzo symetrycznie i będą bardzo mocno działać na bęben hamulcowy.

W systemie Servo główna szczęka ogólnie nie robi wiele, w przeciwieństwie do systemu Simplex. Większość siły hamowania w systemach Servo jest generowana w szczęce wtórnej, a najważniejszym celem głównej szczęki jest bycie ciągniętym przez bęben hamulcowy i w ten sposób wywieranie dużej siły na wtórną szczękę, tak aby wtórna szczęka mogła wytwarzać dużo tarcia z bębnem hamulcowym. Podczas gdy główna szczęka również klinuje się w obracającym się bębnie hamulcowym i tworzy własne samowzmocnienie, jej głównym celem jest popychanie/napędzanie drugiej szczęki.

Przy tego typu systemach okładzina wtórnej szczęki zużywa się szybciej od okładziny szczęki głównej. Stąd też okładzina szczęki wtórnej jest wyraźnie grubsza.

Odnośnie do różnic pomiędzy systemem single-servo a duo-servo. Przy systemie single-servo cylinderek jest jednostronnego działania, stąd też samowzmocnienie działa tylko podczas jazdy do przodu. Przy systemie duo-servo, gdzie cylinderek jest dwustronnego działania, samowzmocnienie hamulców działa również podczas jazdy do tyłu.

Poniżej diagram odnośnie do nacisku na pedał hamulca w następujących systemach: duo-servo, układ w dwiema szczękami współbieżnymi, system simplex.

Duże samowzmocnienie ma jednak pewne wady. Kierowca ma jeszcze trudniej, jeśli idzie o optymalne dobranie siły hamowania. Hamulce stają się jeszcze bardziej wrażliwe na wilgoć i gorąco.

Mechanizm samoregulacji

Hamulce bębnowe są wyłączane za pomocą sprężyny powrotnej przymocowanej do szczęk hamulcowych. Gdy kierowca puści pedał hamulca, ciśnienie hydrauliczne nie jest już wywierane na cylinderek, a sprężyna powrotna cofa szczęki hamulcowe do pozycji wyjściowej. Ta metoda znacznie różni się od sposobu, w jaki hamulce tarczowe radzą sobie z tą sytuacją.

Sprężyny powrotne dają kierowcy lepsze czucie zwolnienia hamulca, ale mają też wadę w postaci pewnego opóźnienia. Za każdym razem, gdy kierowca naciska pedał hamulca, ciśnienie hydrauliczne musi najpierw pokonać napięcie sprężyny powrotnej, więc występuje niewielkie opóźnienie między momentem naciśnięcia pedału hamulca przez kierowcę a momentem, w którym szczęki hamulcowe zaczną się poruszać. Zjawisko to ma kluczowe znaczenie w przypadku aut „tarcze z przodu, bębny z tyłu”.

W miarę używania hamulców materiał okładziny ciernej staje się coraz cieńszy, a kierowca musiałby mocniej naciskać pedał, aby uzyskać tę samą siłę hamowania. Aby temu zaradzić, w większości hamulców bębnowych montuje się mechanizm samoregulacji. Dokładne działanie mechanizmu samoregulacji jest skomplikowane, więc bezpośrednie obejrzenie tego filmu będzie bardziej pomocne niż czytanie tekstu.

Mechanizm samoregulacji stosowany w hamulcach bębnowych jest złożonym układem mechanicznym. W hamulcach tarczowych mechanizm ten jest znacznie prostszy i zupełnie inny, pełniąc jednocześnie funkcję mechanizmu powrotu klocka i mechanizmu samoregulacji.

Należy również pamiętać, że mechanizm samoregulacji w hamulcach bębnowych nie jest zbyt niezawodny i często hamulce nie działają, a Ty i tak musisz ręcznie wyregulować hamulce bębnowe.

Dzieje się tak, ponieważ wewnątrz bębna znajduje się zbyt wiele zanieczyszczeń z pyłu hamulcowego i innych cząstek, a mechanizm samoregulacji będzie działał tylko wtedy, gdy hamulce są używane na biegu wstecznym lub w niektórych samochodach, gdy włączony jest hamulec postojowy. Oznacza to, że na przykład w samochodzie wyścigowym ten system będzie całkowicie bezużyteczny i nigdy nie wyreguluje automatycznie szczęk, gdy okładzina cierna się zużyje.

Samoregulujący się system stosowany w hamulcach tarczowych, który zostanie omówiony później, jest niezwykle niezawodny, dzięki czemu kierowcy praktycznie nigdy nie muszą regulować hamulców tarczowych.

Ostatnia uwaga na temat hamulców bębnowych: bębny hamulcowe mogą być wykonane z aluminium, które rozprasza ciepło szybciej niż żeliwo, co było świetną metodą walki z przegrzewaniem się hamulców bębnowych. Innym świetnym i bardziej ekonomicznym rozwiązaniem było umieszczenie żeber chłodzących na bębnach hamulcowych. Przykład jak to można zrobić, poniżej.

Połączenie „bębny z aluminium i żebra chłodzące” były świetną metodą walki z przegrzewaniem hamulców. Taka metoda była stosowana w samochodach wyścigowych z hamulcami bębnowymi. Jeśli są prawidłowo zaprojektowane razem z kołami, można wymusić przepływ większej ilości powietrza między żebrami hamulca bębnowego i zapewnić jeszcze lepsze chłodzenie. Można to zobaczyć na powyższym schemacie W198, w jaki sposób obracające się koła wtłaczają powietrze przez żebrowane hamulce bębnowe.

Wiele samochodów sportowych w latach 50. również używało aluminiowych bębnów żebrowanych, takich jak Porsche 356 i Mercedes W198 300 SL. W 1958 roku Buick również wprowadził aluminiowe przednie hamulce bębnowe żebrowane w swoich samochodach. Kolejną zaletą aluminiowych bębnów było to, że znacznie zmniejszały one masę nieresorowaną, co pomagało w komforcie i prowadzeniu.

Pewna uwaga: hamulce tarczowe nadal zapewniają lepsze chłodzenie w porównaniu do aluminiowych bębnów żebrowanych.

Należy również zauważyć, że powierzchnia cierna wewnątrz bębnów aluminiowych składała się z tulei żeliwnych, ponieważ aluminium ma bardzo złe właściwości odporności na zużycie. Dlatego na powierzchniach ciernych nadal stosowano tuleje żeliwne, a reszta bębna hamulcowego była aluminiowa w celu znacznie lepszego odprowadzania ciepła.

Żebrowane bębny były czasami wykorzystywane jako tylne hamulce w samochodach z przednimi tarczami i tylnymi hamulcami bębnowymi, takich jak Mercedes W110 i Audi 100 C1, aby zapewnić większą wydajność chłodzenia tylnych hamulców bębnowych, co może być przydatne podczas zjazdów górskich. Moim zdaniem nic nie przebije żebrowanych hamulców bębnowych pod względem wyglądu.

Ogólnie rzecz biorąc, hamulce bębnowe są wrażliwe na regulację i konserwację. Jeśli zostaną użyte niewłaściwe szczęki lub jeśli nie zostaną prawidłowo wyregulowane, może to naprawdę zaburzyć ich działanie. Jeśli będą odpowiednio konserwowane, mogą być nadal bardzo przydatne w suchych warunkach i w warunkach, które nie wymagają częstego silnego hamowania. Hamulce bębnowe nie są w stanie szybko odprowadzać ciepła i mają znacznie szybsze zanikanie siły hamowania w porównaniu z hamulcami tarczowymi.

Hamulce tarczowe

Hamulce tarczowe są o wiele mniej skomplikowane niż hamulce bębnowe i są również o wiele łatwiejsze w utrzymaniu. Prawie nie ulegają wpływowi wody, mają o wiele lepsze chłodzenie, są łatwiejsze w kontrolowaniu. Jednak brakuje im samowzmocnienia, więc wymagają serwa hamulcowego, w przeciwnym razie pedał hamulca będzie wymagał od kierowcy dużej siły.

W układzie hamulca tarczowego znajduje się tarcza hamulcowa i zacisk, w którym umieszczone są klocki hamulcowe. Tarcza jest zamontowana do piasty koła, a zacisk jest zamontowany do zwrotnicy lub do łącznika zawieszenia. Zacisk jest umieszczony w taki sposób, aby otaczał tarczę z obu jej powierzchni, co można zobaczyć na poniższym zdjęciu.

Hamulec tarczowy działa poprzez tłoczki wewnątrz zacisku, które otrzymują ciśnienie hydrauliczne i są popychane. Gdy tłoczki są popychane, one z kolei popychają klocki hamulcowe na tarczę obracającą się wraz z piastą koła, więc klocki hamulcowe ściskają tarczę. Gdy zarówno klocek, jak i tarcza się stykają, powstaje tarcie, które spowalnia pojazd.

Rodzaje hamulców tarczowych

Istnieją dwa popularne typy układów hamulców tarczowych. Najpopularniejszym jest układ zacisku pływającego, a mniej popularnym układ zacisku stałego.

Zacisk pływający

W systemie zacisku pływającego tłoczek (lub tłoczki) znajdują się tylko po wewnętrznej stronie zacisku. Zewnętrzna strona zacisku nie ma żadnych tłoczków, a cała zewnętrzna część zacisku może się przesuwać w kierunku tarczy hamulcowej.

Jak widać na poniższym schemacie, płyn hydrauliczny naciska zarówno na tłoczek, jak i na wewnętrzną stronę zacisku, co spowoduje docisk klocków hamulcowych do tarczy hamulcowej. Dopóki tłoczek nie przesunie się wystarczająco i wewnętrzne klocki nie zaczną wywierać nacisku na tarczę, zewnętrzna część zacisku pozostanie nieruchoma.

Gdy tłoczek wysunie się dość mocno i nie będzie mógł dalej się poruszać, płyn hydrauliczny zacznie wywierać nacisk na wewnętrzną ścianę ramy zacisku, która trzyma zewnętrzną część zacisku hamulcowego. Gdy to nastąpi, zewnętrzna część zacisku zacznie poruszać się w kierunku tarczy, co spowoduje dociskanie klocków hamulcowych do tarczy. Poniżej odpowiedni film.

Oznacza to, że wewnętrzny klocek hamulcowy w pierwszej kolejności naciska na tarczę, a dopiero później klocek zewnętrzny. Czyli nacisk na tarczę jest nierównomierny. Nie stanowi to problemu dla większości samochodów drogowych, ale staje się problemem w szybkich samochodach (wyczucie hamulców i efektywność).

Pływające zaciski mogą mieć więcej niż jeden tłoczek, ale tłoczki zawsze będą po wewnętrznej stronie zacisku. Nigdy na zewnętrznej części. Jednak zazwyczaj w samochodach drogowych znajdziesz pływające zaciski z jednym tłoczkiem.

Ilość wymaganych tłoczków w układzie hamulcowym zależy od współczynnika kształtu, który jest stosunkiem długości obwodowej klocków hamulcowych do szerokości promieniowej. Im większy jest układ hamulcowy, tym większe są same klocki hamulcowe, a aby równomiernie naciskać na klocki, potrzeba więcej tłoczków.

Inną zaletą pływającego zacisku jest to, że mechanizm hamulca ręcznego można łatwo zintegrować z nim bez większej złożoności lub kosztów. Jak widać poniżej:

Zacisk stały

Gdy linka jest zaciągnięta, wałek (camshaft) obraca się, co powoduje, że ów wałek zaczyna naciskać na gwintowany wałek (threaded shaft). Gwintowany wałek dociska tłoczek (a tym samym klocek hamulcowy) do tarczy hamulcowej. Jednocześnie zewnętrzna część zacisku również zaczyna się poruszać i chwytać tarczę (zewnętrzny klocek dociska tarczę).

Innym powszechnym typem układu zacisków jest zacisk stały, który był bardzo popularny w dawnych czasach, nawet w zwykłych samochodach, ale obecnie jest stosowany głównie w samochodach o wysokich osiągach.

Jak sama nazwa wskazuje, zacisk jest całkowicie nieruchomy i nie ma zewnętrznej części ruchomej. Oznacza to, że zarówno wewnętrzna, jak i zewnętrzna część zacisku muszą mieć tłoczek. Tak więc najmniejsza liczba tłoczków przy stałym zacisku to dwa tłoczki: jeden po stronie wewnętrznej, drugi po stronie wewnętrznej.

Oczywiście liczba tłoczków będzie również rosła wraz ze wzrostem rozmiaru zacisku. Przykładowo, obecna generacja 992 modelu 911 Turbo S ma ogromny, stały zacisk z dziesięcioma tłoczkami (po pięć na jedną stronę).

Zacisk ma hydrauliczny kanał, przez który płyn hydrauliczny przepływa wewnątrz zacisku i dociera do zewnętrznego tłoczka. Oba tłoczki otrzymują płyn dokładnie w tym samym czasie i oba poruszają się w tym samym czasie i tempie, co zapewnia bardzo równomierny nacisk na tarczę hamulcową.

Stałe zaciski oferują wiele zalet w porównaniu z zaciskami pływającymi. Są one o wiele sztywniejsze i solidniejsze niż zaciski pływające, co oznacza, że ​​są odpowiednie do stosowania przy wysokim ciśnieniu płynu i mogą rozpraszać ciepło szybciej niż zaciski pływające. Płyn hamulcowy będzie trudniej zagotować podczas korzystania ze stałych zacisków.

Sztywność również bardzo pomaga, gdy temperatura wzrasta, zaciski pływające mają tendencję do dużego wyginania się. Ich spójność i wyczucie pogarszają się jeszcze bardziej, gdy są poddawane działaniu dużej ilości ciepła. Należy zauważyć, że większość stałych zacisków ma konstrukcję dwuczęściową, która nadal nieco pogarsza sztywność, choć jednocześnie jest o wiele lepsza od zacisków pływających.

Najsztywniejsze tłoczki zacisków stałych znane są jako zaciski „monoblokowe” i składają się z pojedynczego, znacznie sztywniejszego elementu, nawet sztywniejszego niż dwuczęściowa konstrukcja zacisku stałego. Dlatego są preferowanym wyborem w zastosowaniach wyścigowych, podczas gdy samochody drogowe o wysokich osiągach wykorzystują konstrukcję dwuczęściową.

Ta dodatkowa sztywność stałych zacisków w połączeniu z faktem, że w mniejszym stopniu nagrzewają one płyn hamulcowy sprawia, że ​​są one znacznie lepsze do stosowania w samochodach o wysokich osiągach, w których hamulce bardzo się nagrzewają, a spójność i wyczucie w takich trudnych warunkach mają kluczowe znaczenie.

Są jednak trudniejsze w produkcji i droższe niż zaciski pływające. Trudniejsze w serwisowaniu i cięższe, co negatywnie wpływa na masę nieresorowaną, która jest bardzo ważna.

Oczywiście temu ostatniemu punktowi można przeciwdziałać, stosując takie systemy hamulców tarczowych, w których zacisk będzie montowany do ramy lub ramy pomocniczej samochodu, tak aby ich ciężar stał się ciężarem resorowanym, a nie nieresorowanym. Jednak takie rozwiązanie zniknęło w XXI wieku i nie było zbyt popularne w XX wieku.

Inną ogromną wadą stałych zacisków jest ich rozmiar. Zajmują dużo więcej miejsca wewnątrz koła, co może bardzo utrudniać osiągnięcie pewnych typów geometrii zawieszenia/kierowania. Czyli mamy kolejny ważny powód, dla którego większość samochodów obecnie przeszła na zaciski pływające. Nie jest to problem w samochodach wyścigowych i samochodach o wysokich osiągach z bardzo szerokimi rozstawami kół, ale jest to problem w normalnych samochodach drogowych.

Kolejną wadą stałych zacisków jest to, że nie można ich używać jako hamulca ręcznego, jak w przypadku pływających hamulców tarczowych. Z tego powodu w samochodach z tylnymi stałymi zaciskami hamulcowymi, dodatkowy hamulec bębnowy służy wyłącznie jako hamulec postojowy.

Poniżej można zobaczyć układ hamulca ręcznego z Ferrari 288 GTO. Szczęki hamulcowe znajdują się wewnątrz tarczy i gdy zaciągnięty jest hamulec ręczny, szczęki hamulcowe rozszerzają się, stykając się z wewnętrzną powierzchnią tarczy, aby zapewnić tarcie. Jest to o wiele droższa i bardziej złożona opcja posiadania hamulca ręcznego.

Mechanizm samoregulacji

Dokładny system aplikacji i zwalniania hamulców tarczowych jest interesujący i zupełnie nie przypomina hamulców bębnowych ze sprężynami powrotnymi. Zacznijmy od przyjrzenia się systemowi zacisku pływającego. Zacisk ma wewnątrz wyfrezowany rowek, w który wsuwa się elastyczny pierścień uszczelniający (rectangular cut O-ring seal). Ten pierścień uszczelniający o przekroju okrągłym zawsze styka się z tłokiem wewnątrz zacisku, jak widać poniżej.

Za każdym razem, gdy płyn hydrauliczny zaczyna naciskać na tłoczek, ta elastyczna uszczelka również się ugina i podąża za ruchem tłoczka, ponieważ ściśle go ściska. Gdy płyn hydrauliczny nie wywiera już siły na tłoczek, elastyczna uszczelka powraca do pierwotnego kształtu, odciągając tłoczek od tarcz hamulcowych. Mamy mechanizm powrotny.

Można to zobaczyć na poniższym schemacie. W stanie spoczynku uszczelka nie wygina się jak w przykładzie pokazanym w „1”. Jednak gdy tłok się porusza, uszczelka wygina się i przyjmuje kształt pokazany w „2”. Po usunięciu siły hydraulicznej na tłoku uszczelka wraca do stanu spoczynku. Ten film również świetnie obrazuje to, co się dzieje.

Niektóre bardzo stare układy hamulców tarczowych, takie jak te z samochodów sportowych MG z lat 60., nadal wykorzystywały sprężyny powrotne. Tego typu układy szybko zniknęły, gdy zdano sobie sprawę, że uszczelnienie zapewnia dobry mechanizm powrotny dla tłoka. Ten system uszczelnienia zapewnia bardzo szybką i bezpośrednią reakcję. Gdy kierowca naciska pedał hamulca, nie trzeba poświęcać czasu na pokonanie napięcia sprężyny powrotnej, aby uruchomić hamulce. Przypomnijmy, że w miarę zużycia się materiału okładziny ciernej na szczękach hamulcowych (hamulców bębnowych), wymagały one regulacji, aby zachować tę samą odległość roboczą i skok pedału, a także jak to zrobiono za pomocą mechanicznego mechanizmu samoregulującego w hamulcach bębnowych.

W hamulcach tarczowych nie ma takiego mechanizmu. Zamiast tego ten sam system uszczelnień bardzo dobrze radzi sobie z samoregulacją hamulców. W systemie zacisku pływającego, gdy luz między klockami hamulcowymi a tarczą staje się zbyt duży, uszczelka puści tłok i przesunie się po nim.

Dzieje się tak, gdy hamulce są rozregulowane i kierowca naciska pedał, tłok przesunie się o dodatkową długość, a uszczelka nie będzie mogła się ugiąć po osiągnięciu określonej wartości. Oznacza to, że jeśli tłok musi przesunąć się za daleko, uszczelka nie będzie mogła się już ugiąć i nie będzie w stanie utrzymać tłoka, więc tłok przesunie się przez uszczelkę i wypchnie się dalej, a następnie zatrzyma się, gdy klocki hamulcowe ponownie zetkną się z tarczami.

Po tym, jak to się stanie, uszczelka ponownie chwyta tłok i po usunięciu ciśnienia hydraulicznego, cofa tłok tylko odrobinę, o tę samą wartość, o którą się ugiął. Teraz tłok przesunął się dalej w kierunku tarczy i automatycznie nabrał luzu. Ten system jest bardzo niezawodny, chyba że uszczelka ulegnie uszkodzeniu, co jest mało prawdopodobne. W przeciwieństwie do hamulców bębnowych, gdzie nawet zupełnie nowe systemy nie działały zbyt dobrze.

To jest powód, dla którego hamulce tarczowe nie używają sprężyn powrotnych. Mechanizm uszczelniający działał o wiele lepiej niż sprężyna powrotna i mechaniczny mechanizm samoregulacji, a pojedyncza część zastąpiła dwie droższe części mechaniczne, wykonując swoją pracę w znacznie lepszy sposób.

Jednak ten system uszczelnień ma też jedną wadę – nie mogą całkowicie cofnąć tłoków. Bardzo dobrze sobie radzą z powrotem do pozycji wyjściowej, ale samo uszczelnienie nie jest w stanie zapewnić 100% wystarczającej siły, aby całkowicie cofnąć tłok.

Tłoki nie wywierają nacisku na tarczę, uszczelka wykonała wystarczającą pracę, aby temu zapobiec, ale klocki nadal będą lekko spoczywać na powierzchni tarczy i zawsze będą się o nią ocierać. Oznacza to, że układy hamulców tarczowych faktycznie tworzą zbędny opór (nieco większe zużycie paliwa, nieco gorsze osiągi auta).

Z tego powodu w latach 80. XX wieku wynaleziono i zaczęto stosować uszczelki o niskim oporze. Te uszczelki o niskim oporze pomagają zwiększyć luz między klockiem a tarczą, aby zmniejszyć straty spowodowane zbędnym oporem.

W tych zaciskach rowek, w który wpasowuje się uszczelka, ma stożkową krawędź zewnętrzną. Ta stożkowa krawędź pozwala uszczelce na jeszcze większe wygięcie, co magazynuje więcej energii w uszczelce tak, że gdy odskoczy, mocniej chwyci tłok, aby zdjąć klocki z tarczy. Nadal nie jest to idealny system, więc nawet w tym przypadku występuje pewne niewielkie tarcie.

Te systemy o niskim oporze wymagają również specjalnego cylinderka hamulcowego znanego jako „quick takeup master cylinder”. Te cylinderki zapewniają większą objętość płynu hamulcowego w pierwszej części skoku pedału, aby szybko zebrać nadmiar luzu klocka do tarczy. Dzięki temu mamy normalny skok pedału hamulca, a także możemy bardzo szybko uruchomić hamulce. Nie mamy dodatkowego opóźnienia w porównaniu ze zwykłym systemem.

Ta uszczelka square cut ma również inne zastosowanie, które zapobiega wyciekaniu płynu hydraulicznego z zacisku. Istnieje jeszcze jedna dodatkowa uszczelka przeciwpyłowa umieszczona przed uszczelką typu o-ring typu square cut, która zapobiega przedostawaniu się kurzu i zanieczyszczeń do zacisku, gdzie mogłyby uszkodzić uszczelkę square cut.

W przypadku hamulców z zaciskiem stałym stosuje się ten sam typ systemu uszczelnień, jednak jest on nieco inaczej ułożony. Uszczelki w zaciskach stałych nazywane są
stroking seal i nie wchodzą do rowka wyfrezowanego wewnątrz zacisku.

Zamiast tego te uszczelki są umieszczane bezpośrednio na samym tłoku i poruszają się wraz z nim, nie są nieruchome jak w konstrukcji zacisku pływającego. Jednak sposób działania jest taki sam, gdy płyn hydrauliczny naciska na tłok, uszczelka ugina się i kontynuuje ruch z tłokiem, podczas gdy drugi koniec uszczelki chwyta się ścian zacisku, jak widać na schemacie poniżej.

Gdy ciśnienie płynu hydraulicznego zniknie, uszczelka będzie chciała odskoczyć w ten sam sposób i odsunąć tłok oraz klocki od tarczy hamulcowej. W tych systemach klocki będą również lekko ocierać się o tarczę i tworzyć zbędny opór.

System samoregulacji jest również bardzo podobny. Przypomnijmy, że w zacisku pływającym tłok będzie się przesuwał po nieruchomym uszczelnieniu. W zaciskach stałych uszczelnienie i tłok będą się przesuwać razem w kierunku klocków, a uszczelnienie będzie się przesuwało po ściankach zacisku i przesuwało razem z samym tłokiem.

Bębnowe vs tarczowe – podsumowanie

Podsumowując systemy hamulców bębnowych i tarczowych, hamulce bębnowe, ze względu na to, że ich powierzchnia cierna znajduje się na obwodzie bębna, wytwarzają większą siłę hamowania w porównaniu do tarcz. Hamulce bębnowe oferują samowzmocnienie, więc nie muszą używać serwa hamulcowego, ale jednocześnie to samowzmocnienie sprawia, że ​​są trudniejsze jeśli idzie o właściwy dobór właściwej siły nacisku na pedał hamulca.

Hamulce bębnowe mają bardzo słaby mechanizm samoregulacji, więc właściciel samochodu musi je często regulować. Ponadto bębny są bardzo wrażliwe na utratę właściwej regulacji, co powoduje znaczny spadek efektywności i ściąganie na jedną stronę, jeśli nie zostaną prawidłowo wyregulowane.

Bębny doświadczają zaniku siły hamowania znacznie szybciej i również odzyskują ją znacznie później niż hamulce tarczowe, ze względu na ich zamkniętą konstrukcję. Hamulce bębnowe nie mogą wypierać wody ze względu na zamkniętą konstrukcję i działają bardzo słabo na mokrych drogach.

Hamulce bębnowe wykorzystują sprężyny powrotne, które powodują opóźnienie między naciśnięciem pedału przez kierowcę a wciśnięciem szczęk hamulcowych do bębna. W przypadku hamulców tarczowych, dzięki ich uszczelnieniom, działanie jest natychmiastowe.

Hamulce bębnowe nie powodują żadnego zbędnego oporu, podczas gdy hamulce tarczowe tak. Z tego powodu hamulce tarczowe mogą działać szybciej niż hamulce bębnowe. Brak sprężyn powrotnych jest głównym powodem, ale klocki lekko spoczywające na powierzchni tarczy w hamulcach tarczowych oznaczają również, że klocki nie muszą pokonywać żadnego luzu, aby wytworzyć tarcie. Stanie się to natychmiast i szybciej niż w hamulcach bębnowych.

W latach 60. XX wieku w Europie, a także w niektórych amerykańskich samochodach luksusowych i o wysokich osiągach, dużą popularność zyskały przednie hamulce tarczowe i tylne bębnowe. Powodem tego były m.in. hamulce tarczowe, które nie wymagały żadnej regulacji, zapewniały o wiele lepszą wydajność na mokrej nawierzchni i znacznie lepsze chłodzenie, zapobiegające zanikaniu siły hamowania.

Ponieważ w samochodach z silnikiem z przodu (typowa konstrukcja), większość hamowania odbywała się za pomocą kół przednich, hamulce tylne nie miały większego znaczenia. Dlatego w latach 60. i 70. pozostawiono hamulce bębnowe, z wyjątkiem samochodów sportowych z silnikiem z tyłu takich jak Porsche 911, w których zastosowano hamulce tarczowe zarówno na przednich, jak i tylnych kołach.

Tarcze z przodu, bębny z tyłu: wyzwanie

Należy pamiętać, że w porównaniu z hamulcami tarczowymi, czas reakcji hamulców bębnowych jest znacznie dłuższy. Oznacza to, że w samochodzie z przednimi hamulcami tarczowymi i tylnymi hamulcami bębnowymi, który nie posiada urządzenia typu metering block, przednie hamulce zaczną działać wcześniej niż tylne. Taka sytuacja doprowadzi do silnego „nurkowania” przodu auta podczas hamowania.

To nie tylko będzie bardzo nieprzyjemne dla pasażerów, ale także podniesie większość ciężaru z tyłu samochodu na przód, a tylne hamulce staną się prawie bezużyteczne. To tutaj metering block (zwany również zaworem holf off) wchodzi do gry.

Metering block będzie powstrzymywać dojście płynu hamulcowego do przednich hamulców, dopóki płyn hamulcowy nie osiągnie określonego ciśnienia. Oznacza to, że gdy kierowca zacznie naciskać pedał hamulca, płyn hamulcowy dotrze do tylnych hamulców bębnowych i do urządzenia metering block. Dopóki kierowca nie naciśnie pedału mocniej, aby wytworzyć większe ciśnienie w układzie, metering block pozostanie zamknięty.

Zapobiega to dotarciu płynu hamulcowego do przednich hamulców w tym samym czasie co do hamulców bębnowych. Opóźniając czas dotarcia płynu do przednich hamulców, hamulec bębnowy może pokonać napięcie sprężyny powrotnej i pokonać luz między szczękami a bębnem hamulcowym i zacząć działać.

Opóźniając działanie przednich hamulców tarczowych, zapobiega się nurkowaniu przodu auta podczas hamowania. Co więcej, dzięki działaniu metering block, podczas bardzo lekkiego hamowania, zostają użyte jedynie tylne hamulce.

Jest to przydatne, ponieważ zazwyczaj podczas średniego i mocnego hamowania przednie hamulce wykonują większość pracy i zużywają się znacznie szybciej niż tylne hamulce. Stosując tylko tylne hamulce podczas lekkiego hamowania, przednie klocki hamulcowe są oszczędzane i mają dłuższą żywotność.

Powyższy schemat przedstawia wnętrze zaworu metering block. Sprężyna wewnątrz niego powstrzymuje płyn hamulcowy przed przedostaniem się do przednich hamulców tarczowych, dopóki ciśnienie płynu nie wzrośnie na tyle, aby pokonać napięcie sprężyny i otworzyć sprężynę zaworu metering block, tak aby mógł on przepłynąć do przednich hamulców.

Jeżeli kierowca gwałtownie naciśnie pedał hamulca, podczas początkowego ruchu pedału metering block nadal będzie spełniał swoje zadanie i opóźni przednie hamulce na tyle, że nawet gdy kierowca gwałtownie naciśnie pedał hamulca i zacznie gwałtownie narastać ciśnienie płynu hamulcowego, nie będzie to wystarczająco szybkie, aby metering block nie zadziałał.

Należy również zauważyć, że w samochodach z hamulcami bębnowymi znajdował się zawór zwany residual check valve. Zawór ten utrzymywał pewne ciśnienie w przewodach hamulcowych, co wystarczało do pokonania siły sprężyny powrotnej wewnątrz bębnów. Skracało to czas potrzebny do aktywacji hamulców bębnowych, a także zmniejszało skok pedału hamulca.

Jednak w większości samochodów z przednimi tarczami i tylnymi bębnowymi hamulcami ten zawór nie był już używany i metering block zasadniczo go zastąpił. Istnieją pewne wyjątki, takie jak Chevrolet Camaro pierwszej generacji.

Ostatnia uwaga na temat metering block: w rzeczywistości mają one w środku dwie różne sprężyny. Funkcja głównej sprężyny została wyjaśniona powyżej, ale jest też druga, słabsza sprężyna, która jest połączona z trzonkiem zaworu. Gdy kierowca nie naciska pedału hamulca, słabsza sprężyna umożliwia niewielki ruch płynu do przednich zacisków, co ma na celu umożliwienie płynowi rozszerzania się i kurczenia w zależności od różnych temperatur.

Gdy kierowca naciska pedał hamulca, napięcie słabszej sprężyny jest natychmiast przezwyciężane przez ciśnienie płynu, ponieważ napięcie jest bardzo małe, a w ten sposób jakikolwiek przepływ płynu do przednich zacisków jest blokowany, dopóki ciśnienie nie wzrośnie na tyle, aby pokonać napięcie sprężyny głównej. Zjawisko to można zobaczyć na poniższym schemacie.

Poniższy schemat jest również dobrym przedstawieniem pokazującym, gdzie w układzie hamulcowym znajduje się metering block. Pokazuje również lokalizację korektora siły hamowania (proportioning valve), który omówimy dalej.

Korektor siły hamowania i systemy bezpieczeństwa lat 60. i 70.

W przypadku układów hamulcowych z lat 60. i 70. XX wieku zawsze mówi się, że nie mają wbudowanego ABS, z wyjątkiem kilku wyjątków, takich jak Jensen FF z końca lat 60., Chrysler Imperial z początku lat 70. i Mercedes W116 z końca lat 70. Jednak 99,99% samochodów z lat 60. i 70. XX wieku nie miało ABS w formie, jaką znamy dzisiaj, w której ciśnienie w hamulcach jest stale regulowane, aby zapobiec blokowaniu się kół.

Jednak samochody z przednimi hamulcami tarczowymi i tylnymi hamulcami bębnowymi nadal miały pseudo-system ABS, który zapobiegał blokowaniu się tylnych kół dzięki urządzeniu znanemu jako korektor siły hamowania. Tylne koła są najgorszymi kołami do blokowania. Jeśli przednie koła się zablokują, samochód będzie podsterowny (nie chce skręcać), a jeśli się rozbije, zderzy się czołowo, gdzie zapewnia największe bezpieczeństwo.

Jednakże jeśli tylne koła się zablokują, samochód wpadnie w poślizg i uderzy w jakiś przypadkowy obiekt pod przypadkowym kątem, który może znajdować się po stronie drzwi kierowcy i wyrządzić mu największe szkody. Tak więc w porównaniu do kół przednich, zawsze priorytetem było zapobieganie blokowaniu się kół tylnych.

Typy korektorów siły hamowania

Korektor siły hamowania nie był używany w większości samochodów z bębnami na wszystkich kołach, ale stał się koniecznością, gdy w latach 50. zaczęły pojawiać się samochody z przednimi hamulcami tarczowymi i tylnymi hamulcami bębnowymi. Zazwyczaj w samochodzie z bębnami na wszystkich kołach, odpowiednie proporcje siły hamowania, realizowane są rozmiarami hamulców (duże z przodu, małe z tyłu).

Ponieważ większość hamowania odbywa się przy pomocy hamulców przednich, przednie hamulce bębnowe były znacznie większe niż tylne hamulce bębnowe, a w ten sposób można wykorzystać przednie hamulce o większej sile. Układ hydrauliczny wysyłał dokładnie taką samą ilość płynu z taką samą siłą do każdego hamulca bębnowego, więc wewnętrznie siła hamowania wynosiła 50/50.

Jednak ponieważ przednie hamulce były większe, wytwarzały większą siłę hamowania niż tylne mniejsze bębny. Czyli auto hamowało głównie przodem, tak jak być powinno. Ponieważ zarówno przednie, jak i tylne hamulce były hamulcami bębnowymi, nie było potrzeby stosowania większego ciśnienia płynu do przednich hamulców w porównaniu do tylnych hamulców: bębny przecież wykorzystują zjawisko samowzmocnienia.

Jak wspomniano wcześniej, hamulce tarczowe nie mają samowzmocnienia, więc wymagają znacznie większej siły hydraulicznej do wytworzenia siły. Wymagane ciśnienie płynu w hamulcach tarczowych może być kilkukrotnie większe niż w hamulcach bębnowych, aby osiągnąć taką samą siłę hamowania.

Oznacza to, że w przednim układzie hamulcowym tarczowym i tylnym bębnowym musi on wytworzyć dużo ciśnienia płynu w układzie hamulcowym, aby móc prawidłowo używać przednich hamulców tarczowych, co zazwyczaj odbywa się za pomocą serwa hamulcowego. Jednak ta bardzo duża ilość ciśnienia płynu natychmiast zablokuje tylne hamulce bębnowe, ponieważ wymagają one dużo mniejszego ciśnienia płynu ze względu na swoją naturę z samoczynnym wzmocnieniem.

Z tego powodu korektor siły hamowania był konieczny w układzie „tarcze z przodu, bębny z tyłu”. Nie był natomiast konieczny przy bębnach na wszystkich kołach. Podobnie nie był konieczny przy tarczach na wszystkich kołach.

Korektor siły hamowania automatycznie ogranicza lub zmniejsza ciśnienie płynu docierającego do tylnych hamulców po przekroczeniu określonego punktu skoku pedału hamulca.

Istnieją trzy różne typy korektora siły hamowania (proportioning valve), które były używane przez lata i które wykonywały tę pracę. Pierwszy i najprostszy był znany jako limiting valve i technicznie nie jest to zawór typu proportioning valve, ale jego cel był taki sam, czyli zapobieganie blokowaniu kół tylnych.

Zawór ze sprężyną (limiting valve)

Zawór limiting valve jest najprostszy z nich. Jest to zawór ze sprężyną. Gdy ciśnienie płynu wewnątrz zaworu pokonuje siłę sprężyny, zawór całkowicie odcina przepływ płynu do tylnych hamulców, tak aby pewna ilość ciśnienia była utrzymywana w tylnych hamulcach, jak widać na poniższym wykresie. Przednie ciśnienie rośnie wraz z większym skokiem pedału, ale tylne ciśnienie będzie całkowicie takie samo po tym, jak zawór odetnie przepływ płynu do tylnych hamulców.

Chociaż ta metoda zapobiega blokowaniu się tylnych kół, jest również marnotrawstwem. Tylne hamulce nie mogą być w pełni wykorzystane przy tej metodzie, więc całkowita droga hamowania również się zwiększy.

Korektor wrażliwy na nacisk hamulca (pressure sensitive)

Drugim typem zaworu jest pressure sensitive proportioning valve. Korektor tego typu, po przekroczeniu pewnego punktu, zaczyna ograniczać ilość ciśnienia płynu docierającego do tylnych kół. Nie blokuje on całkowicie przepływu do tylnych hamulców jak zawór limiting valve. Pozwala tylnym hamulcom nadal otrzymywać rosnące ciśnienie, ale w zmniejszonym tempie w porównaniu do przednich hamulców, co można zobaczyć na poniższym wykresie.

Stała linia to ciśnienie przedniego hamulca i wzrasta liniowo, gdy naciskany jest pedał hamulca. Druga linia pokazuje ciśnienie hamulca przechodzące do tylnych hamulców, aż do punktu podziału otrzymuje dokładnie taką samą ilość ciśnienia jak przednie, ale po punkcie podziału zaczyna otrzymywać mniejsze ciśnienie w porównaniu do przednich hamulców.

Oznacza to, że tylne hamulce mogą być wykorzystywane bardzo blisko ich pełnego potencjału. Zamiast być całkowicie odcięte, jak miało to miejsce w przypadku zaworu ograniczającego. W ten sposób całkowita droga hamowania może zostać skrócona, a jednocześnie system bezpieczeństwa zapobiega blokowaniu się tylnych hamulców.

Jak już wspomniano, większość samochodów z bębnami na wszystkich kołach, nie miała korektora siły hamowania. Dotyczy to również niektórych pojazdów z tarczami na wszystkich kołach. Jednak korektor siły hamowania był czasami używany w samochodach z bębnami na wszystkich kołach i stał się również popularny w samochodach z tarczami na wszystkich kołach (auta z lat 80. i 90.).

Metoda wykorzystania hamulców o różnych rozmiarach również nie była idealna. Działało to dobrze podczas silnego hamowania: można było dobrze wykorzystać potencjał hamulców i znikome było ryzyko całkowitego zablokowania kół tylnych.

Natomiast podczas normalnego hamowania, gdy kierowca nigdy nie naciskał pedału hamulca bardziej niż do połowy, tylne koła wykonywały mniejszą pracę, a większość pracy wykonywały przednie hamulce.

Można to rozwiązać, stosując większe tylne hamulce, a także korektor siły hamowania. W ten sposób tylne hamulce mogą wywierać większą siłę hamowania podczas normalnego hamowania, dzięki czemu żywotność przednich hamulców może się wydłużyć (dzięki większemu udziałowi tylnych hamulców w normalnym hamowaniu).

Gdy wymagane jest mocne hamowanie, korektor siły hamowania zmniejszy tempo wzrostu ciśnienia w tylnych hamulcach, tak aby większe tylne hamulce się nie zablokowały. Korektor siły hamowania dodatkowo zapewnił jeszcze dokładniejsze dostrajanie układu hamulcowego, więc mocne hamowanie jest jeszcze skuteczniejsze niż w układach bez owego urządzenia.

Działanie korektora siły hamowania można bardzo dobrze zobaczyć na tym filmie. Podczas lekkiego hamowania płyn hamulcowy będzie podążał ścieżką pokazaną na czerwono wewnątrz korpusu korektora siły hamowania, jak widać poniżej. Na tym etapie płyn przepływa do tylnych hamulców bez żadnych zakłóceń, więc zarówno przednie, jak i tylne hamulce uzyskują taką samą ilość płynu hamulcowego, co daje wewnętrzne rozłożenie siły hamowania 50/50 między przednimi i tylnymi hamulcami.

Gdy kierowca zaczyna naciskać pedał hamulca z większą siłą, ciśnienie płynu hamulcowego wzrasta i zaczyna narastać wewnątrz korektora siły hamowania po obu stronach ruchomego tłok (poppet piston), jak pokazano na czerwono na poniższym schemacie.

Tłok (poppet piston) jest utrzymywany w swojej pozycji przez sprężynę dociskową, która otacza tłok, a także przez ciśnienie płynu pokazane na czerwonej sekcji po prawej stronie małego końca tłoka. Te dwie siły próbują utrzymać tłok wciśnięty w lewą stronę, tak aby kanał umieszczony w jego wnętrzu nie został zablokowany przez tłok pokazany na żółto. Podczas lekkiego hamowania nie ma wystarczającego ciśnienia płynu, aby pokonać sprężyny, kanał nie jest zablokowany, a siła hamowania wynosi 50/50.

Jednak gdy kierowca naciska mocniej pedał hamulca, a ciśnienie w płynie wzrasta, czerwona sekcja pokazana w lewej części powyższego obrazka zaczyna wywierać większą siłę na tłok poppet piston, niż ciśnienie płynu na małym końcu owego tłoka i siła sprężyny. Oznacza to, że tłok poppet piston zacznie się przesuwać w prawo, a żółty tłok zacznie blokować jego kanalik i w pewnym momencie całkowicie zatrzyma przepływ płynu do tylnych hamulców, jak widać na poniższym obrazku.

Gdy przepływ jest całkowicie zablokowany, oznacza to, że ciśnienie w tylnych hamulcach jest chwilowo utrzymywane na stałym poziomie, podczas gdy ciśnienie w przednich hamulcach stale rośnie. To jest moment, w którym osiągany jest punkt, jaki pokazano na wykresie korektorów siły hamowania.

Zwykle wspomniany wcześniej zawór typu limiting valve, utrzymywałby go całkowicie zablokowanym i nigdy nie pozwalałby na dotarcie większego ciśnienia do tylnych hamulców. Jednak jak wspomniano wcześniej, korektory typu proportioning valve tego nie robią, nadal będą zwiększać ciśnienie do tylnych hamulców w zmniejszonym tempie. Jest to osiągane poprzez następny krok w działaniu zaworu proportioning valve. Kiedy kanał jest całkowicie zablokowany, dużo płynu gromadzi się na małej powierzchni tłoka poppet piston, pokazanej jako grube czerwone sekcje na poniższym rysunku i teraz ta siła równoważy siłę na dużym końcu tłoka pokazaną jako cieńsze czerwone linie po lewej stronie.

Oznacza to, że teraz tłok poppet piston zacznie się cofać w kierunku lewej sekcji, w której pierwotnie się znajdował, a gdy to nastąpi, kanał prowadzący płyn hamulcowy do tylnych hamulców również się otworzy. Więc teraz przepływ płynu do tylnych hamulców będzie kontynuowany. Można to zobaczyć na poniższym schemacie, gdzie zielona sekcja pokazuje, że kanał jest ponownie otwierany.

To jest podstawowa idea działania korektora proportioning valve. Gdy kierowca zwiększa siłę nacisku na pedał hamulca, tłok poppet piston powtórzy ten cykl w lewo i prawo, a w ten sposób proporcjonalnie dostosuje ilość ciśnienia hamulcowego docierającego do tylnych hamulców w porównaniu do przednich hamulców, co daje nam wykres, jak widać poniżej.

Punkt przegięcia (crack point) na poniższym wykresie to punkt podziału, o którym mówiliśmy wcześniej. Zawór poppet valve (poppet piston) zaczyna przesuwać się w prawo, gdy na krzywej ciśnienia zostanie osiągnięty punkt przegięcia. Lokalizacja punktów przegięcia na krzywej ciśnienia zależy od siły sprężyny wewnątrz korektora.

Kształt krzywej z drugiej strony jest kontrolowany przez względne rozmiary dużego i małego końca tłoka poppet piston. Zmieniając rozmiary każdej sekcji można zmienić dokładny kształt krzywej, co oznacza, że ​​można zmienić dokładną ilość ciśnienia docierającego do tylnych hamulców.

Ponadto, gdy tylko zostanie osiągnięty ten punkt przegięcia, obciążenie hamulców w układzie hydraulicznym nie będzie już wynosić 50/50. Zacznie być bardziej ukierunkowane na przednie hamulce, a im mocniej kierowca naciska pedał hamulca, tym bardziej będzie ono ukierunkowane na przednie hamulce.

Dzieje się tak, ponieważ na przednie hamulce wywierany jest coraz większy nacisk. Na tylne hamulce zwiększa się on w wolniejszym tempie, więc siła hamowania między przednimi i tylnymi hamulcami zmienia się stale i staje się coraz bardziej przesunięta w stronę przednich hamulców w miarę dalszego wciskania pedału hamulca.

Tak więc w autach typu „tarcze z przodu, bębny z tyłu”, siła hamowania jest regulowana przez korektor siły hamowania, a nie przez rozmiar samych układów hamulcowych, jak w większości samochodów z bębnami na wszystkich kołach. Jak wspomniano wcześniej, w samochodach z tarczami na wszystkich kołach, korektor siły hamowania nie jest konieczny. Odpowiednią proporcję siły hamowania można uzyskać rozmiarami hamulców. Jednak wielu producentów nadal stosuje korektor siły hamowania w autach z tarczami na wszystkich kołach (od lat 80.), jak wyjaśniono wcześniej. W samochodach z napędem na przednie koła zazwyczaj stosuje się dwa korektory siły hamowania, o czym powiemy później.

Fixed type (stały)

Istnieją trzy różne typy korektorów siły hamowania (korektor rozumiany jako proportioning valve) zwane z angielska następująco: fixed type, screw type, lever type. Wytwórcy OEM zazwyczaj stosowali fixed type, który jak wskazuje jego nazwa, był stały i nie miał regulacji. Był skalibrowany do konkretnego samochodu i nie był regulowany.

Lever type (dźwignia)

Lever type jest obsługiwany za pomocą dźwigni i może zmieniać punkt przegięcia i kształt krzywej ciśnienia hamulca zgodnie z potrzebami kierowcy. Typ dźwigni pozwala tylko na kilka etapów regulacji.

Screw type (śrubowy)

Najpopularniejszym typem na rynku wtórnym jest screw type. Pozwala na płynną zmianę punktu przegięcia i kształtu krzywej, dlatego jest stosowany w wyścigach itp., gdzie wymagana jest bardzo dokładna regulacja. Poniższy wykres przedstawia wykresy korektorów screw type i lever type. Jak widać na wykresie, typ screw type można regulować w nieskończoność między punktami maksymalnymi i minimalnymi, podczas gdy typ dźwigniowy ma siedem predefiniowanych pozycji.

Korektor czuły na obciążenia

Ostatnim typem korektora siły hamowania jest taki czuły na zmianę obciążenia. Ten typ korektora jest najczęściej stosowany w samochodach dostawczych, w których występuje drastyczna różnica w rozłożeniu masy, gdy samochód jest pusty i załadowany.

Pojazdy użytkowe takie jak auta z nadwoziem pick-up, mają zupełnie inny rozkład mas na pusto (lekki tył), a zupełnie inny jak są załadowane (duża masa ponad tylną osią). Stąd też potrzebują nieco innego urządzenia niż zwykły korektor siły hamowania.

Korektor siły hamowania czuły na obciążenia to urządzenie podłączone do tylnego zawieszenia, jak widać na poniższym schemacie. Wraz ze zmianą prześwitu tylnego zawieszenia wpływa to również na działanie korektora siły hamowania. Głównie zmieni się punkt przegięcia na wykresie, tak aby punkt mógł odpowiadać różnemu naciskowi na tylną oś, zapewniając najlepsze możliwe hamowanie, a jednocześnie zawsze zapobiegając blokowaniu się tylnej osi.

Przypomnijmy sobie, że w przypadku wcześniejszego typu korektora siły hamowania, była sprężyna, która wpływała na punkt przegięcia na krzywej w zależności od siły sprężyny. Korektor czuły na obciążenie wykorzystuje tę samą sprężynę, jednak jest ona teraz przesunięta na zewnątrz i jest kontrolowana przez prześwit auta, jak widać poniżej.

Gdy pojazd jest obciążony, a zawieszenie zmniejsza prześwit, powoduje to rozciągnięcie sprężyny. To rozciągnięcie sprężyny sprawia, że punkt przegięcia na wykresie pojawia się później, więc tylne hamulce będą otrzymywać taką samą ilość ciśnienia jak przednie hamulce przez dłuższy czas, ponieważ pojazd będzie miał znacznie większą przyczepność na tylnych kołach, gdy będzie obciążony.

W przeciwnym przypadku, gdy pojazd jest pusty, zawieszenie ma duży prześwit, więc sprężyna jest ściśnięta, co obniża punkt przegięcia na wykresie. Poniższy wykres pokazuje, jak punkt przegięcia zmienia się w zależności od obciążenia pojazdu. Może on zmieniać się w nieskończoność między punktem maksymalnym i minimalnym, podobnie jak korektor screw type pokazany wcześniej.

Pierwsze kółko pokazuje, kiedy pojazd jest pusty, a drugie kółko pokazuje, kiedy pojazd jest załadowany.

W dzisiejszych czasach, kiedy samochody od dziesięcioleci wyposażone są w systemy ABS, mechaniczny korektor siły hamowania również popadł w zapomnienie.

Dwusekcyjna pompa hamulcowa

Inny mechanizm bezpieczeństwa stał się powszechny w układach hamulcowych pod koniec lat 60. Był to układ hamulcowy dwuobwodowy, realizowany za pomocą dwusekcyjnej pompy hamulcowej. Układ ten wykorzystywał dwa całkowicie oddzielne obwody hamulcowe, tak aby w przypadku pęknięcia i awarii jednego z obwodów nie utracić całego układu hamulcowego samochodu, a jedynie przerwać obwód, podczas gdy drugi obwód nie zostanie uszkodzony.

TT Split

Istnieje wiele różnych typów tej konfiguracji, a najprostsza była stosowana w większości pojazdów z napędem na tylne koła w latach 60. i 70. Ten układ w języku niemieckim jest znany jako „TT Split”, czasami nazywany również „Black and White Split”.

W tej konfiguracji jeden z obwodów działa tylko na przednie hamulce, a drugi obwód tylko na tylne hamulce. Oznacza to, że hamulce przednie i tylne są od siebie całkowicie oddzielone. Jeśli więc przewody hamulcowe z przodu ulegną zerwaniu, hamulce tylne nadal będą działać. Schemat pokazujący to znajduje się poniżej.

Należy również pamiętać, że choć mamy oddzielny obwód hamulcowy na przód, a oddzielny na tył, to opisane wcześniej urządzenia (metering block oraz korektor siły hamowania) nadal działają. Działają, ponieważ metering block współpracuje z przednim obwodem, a korektor siły hamowania z obwodem tylnym.

Ten układ stosowano w pojazdach z napędem na tylne koła, ponieważ w takim pojeździe przednie hamulce wykonują zazwyczaj około 70% pracy, a tylne około 30%. Innymi słowy, mamy dość mocno dociążony tył mostem napędowym na tle aut przednionapędowych.

W przypadku utraty przednich hamulców 30% siły pochodzącej wyłącznie z tylnych hamulców uznano za satysfakcjonujące w pojazdach z napędem na tylne koła, ponieważ nadal można było w pewnym stopniu używać tylnych hamulców.

Jednak nie dotyczy to pojazdów z napędem na przednie koła. W nich rozkład siły hamowania wynosi zazwyczaj 80% przód i 20% tył, ponieważ silnik jest umieszczony poprzecznie na przedniej osi wraz z poprzecznie umieszczoną skrzynią biegów i mechanizmem różnicowym. Więc tył samochodu jest znacznie lżejszy w porównaniu do pojazdów z silnikiem z przodu i napędem na tylne koła.

Oznaczało to, że użycie systemu TT zapewniłoby tylko 20% całkowitej siły hamowania, gdyby przedni obwód uległ awarii. Siła 20% została uznana za niewystarczającą, więc konieczne było nowe rozwiązanie dla pojazdów z napędem na przednie koła.

X Split (układ diagonalny)

Rozwiązanie to przybrało formę diagonalnego układu hamulcowego, jak się go określa w języku angielskim, a w języku niemieckim określa jako „X Split”. W diagonalnym układzie, jak sama nazwa wskazuje, każdy obwód działa na jeden przedni hamulec i jeden tylny hamulec po przeciwnej stronie, jak widać na poniższym schemacie.

Ten układ zapewniał, że jeden z przednich hamulców był nadal używany w przypadku pęknięcia jednego z obwodów hamulcowych. Przeciwległe tylne koło zostało wybrane, ponieważ gdy załączony jest pojedynczy przedni hamulec, wytworzy on moment obrotowy wokół osi samochodu i pociągnie go na jedną stronę. Dlatego użycie przeciwległego tylnego hamulca powoduje zastosowanie momentu obrotowego w kierunku przeciwnym do przedniego hamulca, zmniejszając tendencję do znoszenia samochodu na lewo bądź prawo.

Jednak jak wspomniano, przedni hamulec wywiera dużo większą siłę hamowania niż tylne hamulce, więc samochód nadal będzie znosił podczas hamowania jednym obwodem. Aby temu zapobiec, większość samochodów z napędem na przednie koła wykorzystuje geometrię ujemnego promienia zataczania (scrub radius) w przednim zawieszeniu, co zapewnia efekt samokorygujący, gdy jedno z przednich kół stawia większy opór niż drugie.

Tak więc samochody z ujemnym promieniem zataczania nadal będą jechać prosto w przypadku pęknięcia opony lub utraty jednego obwodu hamulcowego, a żaden samochód nie hamuje tylko jednym przednim bądź jednym tylnym hamulcem. Ujemny promień zataczania w połączeniu z diagonalnym układem hamulcowym jest niezwykle przydatny, jeśli chodzi o bezpieczeństwo.

Czasami pojazdy z napędem na tylne koła stosowały również układ hamulców diagonalnych jak np. samochody Morgan produkowane od 1970 roku. Miały one również dodatni promień zataczania, więc w przypadku awarii jednego obwodu, próbowały one naprawdę samodzielnie skręcać podczas hamowania.

Inną rzeczą związaną z diagonalnymi układami hamulcowymi jest to, że w rzeczywistości muszą one używać łącznie dwóch korektorów siły hamowania. W przeciwieństwie do układu TT, w którym jeden obwód zasila wyłącznie tylne hamulce i może używać tylko jednego korektora z tyłu.

Dzieje się tak, ponieważ w układzie z podziałem diagonalnym każdy z obwodów hamuje jedno z tylnych kół, więc każdy obwód będzie zawierał korektor siły hamowania. Z tego powodu takie układy są zazwyczaj określane jako posiadające „podwójne korektory siły hamowania”.

Zarówno system TT split, jak i X split wciąż pozostawiają wiele do życzenia. Gdy obwód zawodzi, układ hamulcowy jest nadal bardzo słabo wykorzystywany, więc droga hamowania jest znacznie dłuższa w porównaniu do sytuacji, gdy oba obwody działają prawidłowo. Aby skrócić drogę hamowania w przypadku utraty obwodu, opracowano bardziej zaawansowane systemy, takie jak układy hamulcowe „LL, HT i HH Split”.

LL Split

W systemie LL split jeden obwód steruje obydwoma przednimi kołami i jednym z tylnych kół, podczas gdy drugi obwód steruje obydwoma przednimi kołami, ale drugim tylnym kołem, jak widać na schemacie poniżej. Pierwszy obwód pokazany na czerwono steruje obydwoma przednimi kołami i lewym tylnym kołem. Drugi obwód pokazany na czarno steruje obydwoma przednimi kołami i prawym tylnym kołem.

Możesz się zastanawiać, jak dokładnie każdy obwód może kontrolować oba przednie koła. Odbywa się to za pomocą specjalnego zacisku hamulcowego. Jeśli jest to zacisk typu pływającego, musi mieć co najmniej dwa tłoczki, a jeśli jest to zacisk typu stałego, musi mieć łącznie co najmniej cztery tłoczki. Połowa tłoczków w zacisku będzie załączana przez jeden obwód, a druga połowa tłoczków w zacisku będzie załączana przez drugi obwód.

Oba obwody uzupełnią przedni układ hamulcowy, gdy będą działać razem. W przypadku pęknięcia jednego obwodu w układzie LL split stracisz jeden z tylnych hamulców, a także połowę tłoków w każdym przednim zacisku.

Oznacza to, że klocki hamulcowe będą naciskane tylko przez połowę liczby tłoków, więc klocki będą nierównomiernie dociskane do tarczy. Jednak stanie się tak tylko w sytuacjach awaryjnych, więc nierównomierne dociskanie klocków do tarczy nie stanowi większego problemu. Zmniejsza to wydajność i powoduje znacznie większe zużycie podzespołów, ale powinno się tak dziać tylko w sytuacjach awaryjnych.

Praca połowy tłoków oznacza również, że kierowca musi nacisnąć pedał hamulca mocniej niż zwykle, aby uzyskać podobną siłę hamowania, gdyż tylko połowa tłoków naciska klocki na tarczę. W związku z tym potrzeba dwukrotnie większej siły, aby spróbować osiągnąć podobną siłę hamowania w porównaniu do sytuacji, gdy oba obwody działają bez problemów.

Ostatecznie ten system pozwala na wykorzystanie większości przednich hamulców i jednego z tylnych, więc ogólna wydajność hamowania w porównaniu z hamulcami diagonalnymi jest o wiele lepsza w sytuacjach awaryjnych. Ten system, wykorzystujący oba przednie hamulce, oznacza również, że ujemny promień zataczania nie jest naprawdę konieczny.

HT Split

System HT split jest niezwykle podobny do systemu LL split. Jedyną różnicą jest to, że w systemie HT split jeden obwód zawsze zasila tylko przednie hamulce, a drugi obwód zawsze zasila wszystkie hamulce. System ten był popularny w samochodach NSU, takich jak Ro80 i K70. Były one sprzedawane jako VW K70, a nie jako NSU, pomimo że zostały zaprojektowane całkowicie przez NSU. System HT split można zobaczyć na poniższych schematach K70.

Ten system ma zalety i wady w porównaniu do podziału LL. W podziale LL nie ma znaczenia, który obwód zawiedzie, samochód będzie miał taką samą wydajność hamowania. Przednie hamulce zawsze będą działać z połową tłoków, a także jeden z tylnych hamulców.

W przypadku podziału HT, jeśli obwód zasilający tylko przednie hamulce ulegnie awarii, będzie on miał lepszą wydajność w porównaniu z podziałem LL, ponieważ wszystkie hamulce będą działać. Oba tylne koła będą pracować z pełną wydajnością, a przednie koła będą pracować z połową tłoków, więc kierowca nadal będzie musiał mocniej naciskać pedał, ale otrzymasz jeden dodatkowy tylny hamulec, co skróci drogę hamowania.

Jeśli jednak obwód zasilający wszystkie hamulce ulegnie awarii, to tylko przednie hamulce będą działać, ponieważ drugi obwód zasila tylko przednie koła. W takim przypadku będzie miał gorszą wydajność hamowania niż LL split, ponieważ żaden z tylnych hamulców nie będzie działał. Połowa tłoków z przodu będzie działać ponownie, więc kierowca nadal będzie musiał naciskać pedał hamulca znacznie mocniej tak, jak w poprzednich przypadkach.

Poniższy schemat Mercedesa również świetnie przedstawia rozdzielony układ hamulcowy HT. Rozdzielenie TT po lewej stronie i rozdzielenie HT po prawej stronie.

HH Split

Najbardziej zaawansowanym systemem ze wszystkich jest system HH split. W rzeczywistości w modelach Rolls-Royce z lat 60. stosowano trójobwodowy układ hamulcowy z podwójnymi zaciskami na tarczę z przodu, ale nie będziemy się tym zajmować w tym artykule.

W systemie HH split oba obwody zawsze zasilają każde koło. Każdy zacisk musi mieć co najmniej dwa tłoczki w przypadku zacisku pływającego i cztery tłoczki w przypadku zacisku stałego.

Jeden obwód będzie zasilał połowę tłoków w każdym zacisku, a drugi obwód będzie zasilał drugą połowę tłoków. Jeśli jeden obwód zawiedzie w tym systemie, nadal będziesz mieć wszystkie cztery hamulce dostępne, ale z połową tłoków dostępną w zacisku. Oznacza to, że kierowca musi ponownie naciskać pedał dwa razy mocniej, aby osiągnąć podobną siłę hamowania, jak w przypadku, gdy oba obwody działają.

Mimo usterki nadal masz do dyspozycji wszystkie hamulce i w przypadku awarii jednego obwodu osiągniesz najkrótszą drogę hamowania ze wszystkich tych systemów.

Distribution block

W układzie hamulcowym znajduje się jeszcze jedna sekcja zwana distribution block, która również pełni funkcję czysto bezpieczeństwa. Distribution block, znany również jako pressure differential valve to zawór, który porusza się, gdy następuje utrata ciśnienia w jednym z obwodów hamulcowych. Następnie ruch tego zaworu włącza kontrolkę na desce rozdzielczej, która ostrzega kierowcę o utracie ciśnienia w układzie hamulcowym.

Jak widać na poniższym schemacie, distribution block ma tłok osadzony na małym wale. Wał ten otrzymuje ciśnienie z obu obwodów hamulcowych na każdym końcu, więc normalnie wał jest wyśrodkowany na tłoku. Jednak jeśli nastąpi utrata ciśnienia w jednym z obwodów, wał przesunie się w stronę sekcji o niższym ciśnieniu. Wał poruszający się w lewo/prawo również przesunie tłok w górę, a ten ruch tłoka uruchomi przełącznik, który zapali lampkę kontrolną hamulca awaryjnego na desce rozdzielczej. Nie każdy samochód z lat 60. i 70. miał tę funkcję, ale wiele z nich ją miało.

Combination valve

Ostatnia poprawa tych starych analogowych układów hamulcowych nastąpiła pod koniec lat 60. i była to poprawa w zakresie obsługi, kosztów i pakowania, a nie czegokolwiek innego. W USA GM zaczął montować combination valve w 1971 r. we wszystkich swoich samochodach.

Combination valve jak sama nazwa wskazuje, łączy w sobie funkcje metering block, korektora siły hamowania i distribution block w jednym małym urządzeniu, co można zobaczyć na poniższym schemacie.

Combination valve zwykle znajduje się tuż za pompą hamulcową, tak jak widać na poniższym przykładzie z Forda Taunusa TC2.

Problematyczny montaż tarcz w bardzo starym aucie

Wiele osób uważa, że ​​muszą natychmiast zamontować hamulce tarczowe w klasycznym samochodzie, aby nadawał się do codziennej jazdy w XXI wieku. To jest całkowicie błędne i wiele osób nie wie dokładnie, jak działają te systemy, więc wykonują półśrodki w tych konwersjach. Nie biorąc wszystkiego pod uwagę, a ostatecznie tworzą jeszcze gorszy i bardziej niebezpieczny układ hamulcowy, zamieniając hamulce bębnowe na tarczowe.

Podczas wymiany przednich hamulców z bębnów na tarcze, przy zachowaniu tych samych hamulców bębnowych z tyłu, wiele osób po prostu montuje przednie hamulce tarczowe i nie martwi się o nic więcej. Nie zmieniają pompy hamulcowej, nie zakładają metering block, nie zakładają korektora siły hamowania, nie sprawdzają, czy przełożenie pedału hamulca powinno być takie samo przy użyciu przednich hamulców tarczowych itp.

Konsekwencją tego jest to, że tworzą jeszcze bardziej niebezpieczny układ hamulcowy niż fabryczny system z czterema bębnami. Hamulce tarczowe, jak omówiono wcześniej, wymagają znacznie większej siły do ​​uruchomienia, więc oryginalna pompa hamulcowa nie umożliwi pełnego wykorzystania hamulców tarczowych.

Hamulce tarczowe wymagają również większej ilości płynu w pompie hamulcowej, ponieważ uszczelki zmieniają położenie tłoka, przez co potrzebują więcej płynu niż hamulce bębnowe.

Jeśli nie zamontujesz metering block, przednie hamulce tarczowe zaczną działać szybciej niż tylne bębnowe i będziesz nadmiernie eksploatował przednie hamulce, podczas gdy tylne hamulce nie będą miały większego wpływu, a dodatkowo samochód będzie cały czas nurkował podczas hamowania z powodu braku dozownika.

Jeśli nie zamontujesz prawidłowo skalibrowanego korektora siły hamowania, w przypadku nagłego zatrzymania natychmiast zablokujesz tylne hamulce, a jeśli zdarzy się to na zakręcie, natychmiast wypadniesz z drogi. Wszystkie te rzeczy są bardzo niebezpieczne dla wszystkich na drodze i należy je traktować bardzo poważnie.

Nie instaluj po prostu niestandardowych części w swoim układzie hamulcowym, nie wiedząc, jak wszystkie one działają razem. Nawet samochody z bębnami na wszystkich kołach będą działać absolutnie dobrze w codziennym użytkowaniu, jeśli będziesz dbać o konserwację. Po prostu nie hamuj mocno raz za razem, bo doświadczysz zaniku siły hamowania.

Wnioski

Ten wpis jest dogłębnym wejrzeniem w samochodowe układy hamulcowe. Układy z epoki, gdy przednie hamulce już były tarczowe, a tylne nadal bębnowe. Jeśli chcesz wyposażyć swój stary samochód w nowy układ hamulcowy, zrób to, ale upewnij się, że robisz to poprawnie, zwracając szczególną uwagę na każdą część układu, ponieważ bezpieczeństwo jest bardzo ważne, nie tylko dla ciebie, ale także dla innych użytkowników drogi.