Hamulce bębnowe to jedno z pierwszych rozwiązań stosowanych w przemyśle samochodowym. Według różnych źródeł historycznych, hamulec bębnowy do produkcji wprowadzono już na początku XX wieku.

Od tego czasu są one nadal obecne w samochodach osobowych. Rozwój technologii w latach 70. i 80. spowodował, iż zaczęły one ustępować miejsca hamulcom tarczowym, również na tylnej osi pojazdu. Jednak obecnie hamulce bębnowe znowu powracają do łask i coraz częściej się je stosuje, dzięki swoim niezaprzeczalnym zaletom. W większości przypadków ten typ hamulca znajduje zastosowanie na tylniej osi małych i lekkich aut.
Budowa hamulców bębnowych jest stosunkowo prosta. Do wewnętrznej powierzchni bębna mocowanego do piasty koła dociskane są promieniowo przez jeden lub więcej cylinderków hamulcowych szczęki, z przymocowanymi okładzinami ciernymi. W czasach rozkwitu konstrukcji układów bębnowych wykorzystywano bębny ze stopów lekkich, lepiej odprowadzające ciepło zarówno z racji własności tych materiałów, jak i specjalnej, żebrowanej budowy. Można było spotkać także bębny ze stopów lekkich, z wciśniętą lub wtopioną żeliwną powierzchnią cierną. Najczęściej jednak bębny hamulcowe odlane są w całości z żeliwa, ponieważ jedną z ich zasadniczych zalet ma być niski koszt produkcji.
Szczęki hamulcowe mogą mieć układ współbieżny (przemieszczają się zgodnie z ruchem obrotowym koła) i przeciwbieżny. Mogą być zamocowane obrotowo albo częściej jako tzw. pływające. Stosuje się różne układy szczęk, wyróżniające się różną skutecznością działania (fot. 1):
- simplex – nieruchomy cylinderek hamulcowy, jedna szczęka współbieżna, jedna przeciwbieżna;
- duplex – dwa niezależne cylinderki hamulcowe, dwie szczęki współbieżne podczas jazdy do przodu;
- duo-duplex (twinplex) – dwa niezależne cylinderki hamulcowe, dwie pływające szczęki hamulcowe zawsze współbieżne;
- serwo – obie szczęki współbieżne, kołek oporowy;
- duo-serwo – obie szczęki współbieżne, rozpieracz pływający.

Stosowane były także rozwiązania bardziej zaawansowane, np. mechanizmy o trzech, a nawet czterech szczękach. Najczęściej spotykane rozwiązanie to jednak dwuszczękowy hamulec z silnym samowzmocnieniem generowanym przez siły tarcia na szczęce współbieżnej i bez tego wzmocnienia na szczęce przeciwbieżnej (typ simplex). Jest to rozwiązanie proste i tanie w produkcji, a zapewnia dobre parametry pracy układu hamulcowego. Aby zapewnić jednakowy luz pomiędzy szczękami a bębnem, stosuje się zapadkowe lub sprężynowe mechanizmy samoczynnej regulacji luzu. Hamulec bębnowy jest układem trwałym, wymagającym rzadszej inspekcji i naprawy. Sam bęben jest średnio dwukrotnie trwalszy od okładzin szczęk, cały zaś tylny hamulec bębnowy zazwyczaj nie wymaga naprawy przez około 100 tysięcy km. Hamulec bębnowy o takiej samej średnicy co tarczowy potrafi dostarczyć nieco wyższej siły hamowania, a ponadto do jej powstania wymagana jest dużo mniejsza siła uruchamiająca. Ta właśnie cecha spowodowała w ostatnich latach powrót tej konstrukcji w nowych małych i lekkich samochodach. Taniej bowiem jest wyprodukować hamulec bębnowy na tylną oś i mały układ serwowspomagania niż nieco mniejszy hamulec tarczowy i duże serwo.

Ten typ hamulca w czasie pracy rozgrzewa się dużo wolniej niż ma to miejsce w przypadku hamulca tarczowego, a jego szczelna konstrukcja pozwala na zachowanie skuteczności nawet po przejechaniu przez wodę. Układ bębnowy ma jednak pewne wady. Pierwszą jest niska odporność na przegrzanie przy intensywnym hamowaniu. Wzrost temperatury bębna, któremu towarzyszy niesymetryczny układ sił pochodzących od szczęk hamulcowych, powoduje bardzo szybko odkształcenie tej części i niedokładne przyleganie okładzin do już nie walcowej powierzchni ciernej. W efekcie następuje gwałtowny spadek siły hamowania, nawet bez przegrzania materiału okładzin oraz płynu hamulcowego. Sytuacja wraca do normy po ochłodzeniu hamulców. Druga wada to wspomniane samowzmocnienie sił hamowania, które przy krótkich, nagłych hamowaniach jest trudne do opanowania i może doprowadzić do nagłej utraty stabilności pojazdu. Jednak tę niedoskonałość w nowych pojazdach korygują z powodzeniem układy ABS.



Fot. 1. Możliwe usterki hamulca bębnowego: 1) Pęknięcie materiału ciernego okładziny. 2) Wypadnięcie sprężyny regulatora. 3) Zakleszczony tłoczek cylinderka hamulcowego. 4) Wyciek z cylinderka. 5) Zakleszczona dźwignia hamulca ręcznego.

Pomimo dużej trwałości całego układu, bezwzględnie należy pamiętać o okresowej kontroli hamulców bębnowych, np. co drugi przegląd pojazdu, czyli powiedzmy 40 tys. km. W wielu przypadkach, gdy pojazd jest intensywnie eksploatowany (duże przebiegi roczne) i gdzie zużycie okładzin nastąpiło w stosunkowo krótkim czasie, dopuszczalna jest wymiana jedynie szczęk, gdyż inne elementy hamulca są zazwyczaj jeszcze w dobrej kondycji. Jeżeli jednak hamulec naprawiany jest w samochodzie starszym, nawet o umiarkowanym przebiegu, należy wymieniać wszystkie elementy, ponieważ w takim przypadku zazwyczaj cylinderki, sprężyny ściągające i montażowe, śruby lub krzywki mechanizmów samoregulacji są zazwyczaj skorodowane lub uległy uszkodzeniu. Dlatego nawet jeśli nie ma jeszcze widocznych śladów wycieku płynu hamulcowego z cylinderków, to należy zastąpić wszystkie elementy układu nowymi. Elastyczny materiał uszczelniaczy w trakcie kontaktu z agresywnych chemicznie i rozgrzewającym się do temperatur ponad 250°C płynem hamulcowym traci elastyczność. Skutkiem tego mogą być wycieki płynu, co powoduje znaczące zmniejszenie siły tarcia. Najczęściej staje się tak przy jednym z kół pojazdu, co może prowadzić do utraty stabilności ruchu pojazdu, a w konsekwencji do wypadku. Rozpoczynając naprawę należy zamówić wszystkie niezbędne części, zazwyczaj osobno: szczęki hamulcowe, cylinderki, zestaw sprężyn szczęk i smar. W niektórych przypadkach, kiedy niezbędny jest demontaż bębna wraz z piastą (np. Peugeot/Citroën), musimy także zakupić nakrętkę piasty i jej pokrywę. Najczęściej należy także wymienić mechanizmy samoregulacji i tu czasami pojawiają się problemy, gdyż nie są one oferowane jako część zamienna na rynku części zamiennych.



Fot. 2. Demontaż bębna hamulcowego.

Zamówione elementy należy dokładnie zmontować, ale nie zawsze wszystko będzie do siebie „pasować”. Jeżeli pojawią się problemy, ponownie tracimy czas. Montując wszystkie elementy hamulca należy zachować ostrożność, aby nie narazić się na urazy i skaleczenia, w szczególności podczas montażu sprężyn ściągających. Może zdarzyć się również, że układ zmontowany z elementów pochodzących od różnych producentów nie zawsze pracuje poprawnie. Przyczyną mogą być niedokładne mechanizmy samoregulacji lub niepoprawnie wykonane części.
Najlepszą metodą naprawy, gwarantującą zarówno oszczędność pieniędzy, czasu, pracy, jak i 100-procentową pewność działania będzie użycie wstępnie zmontowanego zestawu hamulca szczękowego. Na rynku zestawy takie dostępne są w ofercie kilku producentów, w tym również w ofercie firmy TRW (fot. 3).



Fot. 3. Zestaw Superkit.

Zestaw firmy TRW określany jest nazwą Superkit i oznaczany symbolem składającym się z trzech liter GSK i czterech cyfr. Zestaw taki zawiera kompletny (na oba koła osi pojazdu), zmontowany fabryczne zespół hamulca szczękowego i cylinderki hamulcowe, czyli: szczęki hamulcowe, cylinderki hamulcowe, samoregulatory, smar, oraz wszystkie niezbędne elementy montażowe, w tym, jeżeli są potrzebne także nakrętki i pokrywy piasty koła (np. GSK1250 – Citroën ZX i Xara i Peugeot 306). Po złożeniu w fabryce całego zestawu jest on w 100 proc. testowany, tzn. sprawdza się na stanowisku symulującym jego pracę od stanu pracy w nowym bębnie, aż do osiągnięcia granicznego wymiaru. Tym samym mamy pewność poprawności działania, szczególnie samoregulatora bezpośrednio po zamontowaniu w samochodzie. Zestawy TRW Superkit wyposażane są często w mechanizmy regulacji luzu z termicznym korektorem długości. Podczas częstego i intensywnego hamowania wydzielające się ciepło rozgrzewa bęben hamulcowy do wysokich temperatur, powodując zwiększenie jego obwodu, a tym samym wydłużenie regulatora. Poprawnie działający regulator zmniejszy luz szczęk do zwiększonego obwodu bębna. Aby zapobiec zakleszczeniu się hamulca po ostygnięciu bębna, mechanizm samoregulacji wyposażony jest w termiczny korektor długości Thermoclip. Jest on umieszczony pomiędzy korpusem regulatora a jego częścią gwintowaną – nakrętką regulatora. Podczas rozgrzewania i zwiększania obwodu bębna Thermoclip także zwiększa swoją długość. Thermoclip zwiększy wymiar regulatora o wymaganą, dobraną przez konstruktora wartość, a następnie podczas stygnięcia układu powróci do pierwotnego rozmiaru. Dużą zaletą zestawu Superkit jest jego szybki montaż (podłączenia wymaga tylko przewód hydrauliczny i linka hamulca), co znacznie oszczędza czas osoby dokonującej naprawy (fot. 4).



Fot. 4. Montaż zestawu Superkit.

W tym miejscu warto wspomnieć o innym nowym rozwiązaniu – bębnach hamulcowych z łożyskiem piasty koła (fot. 5). Niektóre modele samochodów wymagają stosowania bębna hamulcowego stanowiącego jednocześnie piastę koła z łożyskiem. Rozwiązanie takie jest korzystne z punktu widzenia konstruktora pojazdu, jednak utrudnia mechanikowi pracę z układem hamulcowym. Operacja wymiany bębna hamulcowego w tych pojazdach wymaga zdemontowania go wraz z łożyskiem piasty. Próba wymiany jedynie samych bębnów hamulcowych wymaga demontażu starych łożysk i ich ponownego montażu, co nie jest zalecane ze względu na ich trwałość i bezpieczeństwo. W przypadku ich uszkodzenia niezbędny staje się zakup dodatkowo łożysk piasty oraz ich montaż do nowych bębnów. Czas poświęcony na tę operację jest długi, a ryzyko uszkodzenia łożysk wysokie (fot. 2).
Również takie bębny są dostępne w ofercie firmy TRW. Bębny takie oznaczone są podobnie jak wszystkie inne, ale na końcu kodu katalogowego znajduje się litera „B” i oznacza ona łożysko – Bearing. Przykładowe oznaczenie DB4238B.



Fot. 5. Bęben z łożyskiem.

TRW jako jeden z liderów wyposażenia fabrycznego w dziedzinie układów hamulcowych i doświadczony w konstruowaniu i produkcji hamulców bębnowych proponuje na rynku części zamiennych 354 referencje bębnów hamulcowych. Pokrywają one zapotrzebowanie ponad 94 proc. europejskiego parku samochodowego. Bębny są produkowane zgodnie z surowymi wymaganiami OE, a logo TRW jest widoczne bezpośrednio na odlewie jako gwarancja najwyższej jakości produktu. Wszystkie bębny TRW są wyważone, a referencje wymagające stosowania szpilek do mocowania kół pojazdu są w nie wyposażone fabrycznie. Bębny hamulcowe TRW są produkowane zgodnie z najwyższymi wymaganiami wyposażenia fabrycznego (OE). W kilku specyficznych konstrukcjach samochodów dostawczych bębny hamulcowe TRW produkowane są z żeliwa sferoidalnego. Takie rozwiązanie zapewnia korzystną charakterystykę zbliżoną do stali. Zawartość sferoidalnego grafitu dodatkowo pozwala na zwiększenie prędkości obróbki skrawaniem, a przez to skrócenie czasu produkcji i korzyści dla środowiska naturalnego. TRW oferuje także bębny Bi-Metaliczne. Kombinacja dwóch materiałów zapobiega nadmiernemu zwiększaniu obwodu podczas długotrwałego hamowania w wysokiej temperaturze. To ważna zaleta mająca bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo, szczególnie w układach hamulcowych wyposażonych w regulatory bez termicznej korekty długości.



Piotr Pyrka
Technical Support Manager
TRW Automotive Aftermarket