Silnik, kierownica, ogumienie i klocki hamulcowe to części, których historia sięga początków motoryzacji. Mimo upływu lat ich podstawowe funkcje pozostały niezmienne, jednak rozwój technologiczny sprawił, że niemal każdy element pojazdu przeszedł prawdziwą rewolucję, dostosowując się do wymagań stawianych przez rynek. Doskonałym przykładem są klocki hamulcowe, które na przestrzeni ponad 100 lat ewoluowały z drewnianych bloczków obitych skórą do testowanych w warunkach laboratoryjnych mieszanek ciernych.

Historia klocków hamulcowych sięga czasów, gdy podstawowym środkiem lokomocji były pojazdy konne. Proces hamowania odbywał się poprzez dociskanie drewnianego klocka do koła za pomocą specjalnej dźwigni. Co ciekawe, ta technologia była wykorzystywana również w początkowej fazie rozwoju motoryzacji. Karl Benz w swoich pierwszych konstrukcjach pojazdów mechanicznych stosował m.in. drewniane klocki obite skórą.
Kolejnym etapem był rozwój materiałów ciernych, czyli mieszanki stanowiącej bazę współczesnych klocków hamulcowych. Pierwsze z nich powstały pod koniec XIX wieku i składały się z bawełny nasycanej lepkimi substancjami, tzw. bitumami. Niestety, w stosunkowo niskiej temperaturze (150°C) ulegały rozkładowi, przez co traciły właściwości cierne i wytrzymałościowe. W rezultacie po pewnym czasie bawełna została zastąpiona przez tkaninę azbestową zbrojoną drutem mosiężnym. Odporność termiczna, elastyczność, właściwości cierne i kompatybilność ze środkami wiążącymi sprawiły, że azbest stał się głównym składnikiem materiałów ciernych na kilka kolejnych dziesięcioleci. Dopiero po odkryciu jego rakotwórczych właściwości, w latach 70. zaczęto zastępować ten składnik mieszaniną różnych włókien, m.in.: włókna szklanego, wełny mineralnej, włókien syntetycznych, wełny stalowej, włókna stalowego i włókien naturalnych.

Na drodze ku współczesności
Dynamiczny rozwój motoryzacji na przestrzeni ostatnich czterech dekad wymusił na producentach części motoryzacyjnych liczne modyfikacje związane ze zwiększeniem rozmiaru i osiągów pojazdów. Przykładowo, masa samochodu kompaktowego wzrosła w tym czasie o około 40-50%. Zwiększyły się też prędkości maksymalne i przyczepność opon, pozwalająca na większe opóźnienia hamowania.
– Klocki hamulcowe przez ostatnich kilkadziesiąt lat na pozór niewiele się zmieniły – tłumaczy Tomasz Orłowski, kierownik działu badań i rozwoju Lumag, odpowiedzialny za rozwój klocków hamulcowych Breck. – Wizualnie wyglądają podobnie. Są złożone z metalowej blaszki nośnej i materiału ciernego. Dzisiaj częściej niż kiedyś są wyposażone w nakładki antypiskowe, tzw. shimy, i czujniki zużycia – elektryczne lub akustyczne. Najłatwiej spostrzec różnicę w ich rozmiarach. Na przykład przedni klocek VW Golfa I miał powierzchnię około 30 cm2, a objętość materiału ciernego wynosiła około 21 cm3. Ostatni model Golfa VII ma hamulce przednie wyposażone w klocki o powierzchni około 62 cm2 i objętości materiału około 74 cm3.

Coraz więcej, coraz szybciej, coraz bezpieczniej
Wprowadzanie przez producentów samochodów coraz większej liczby modeli w coraz krótszym czasie wymusza na wytwórcach układów hamulcowych skrócenie czasu potrzebnego na opracowanie nowych produktów. Nie byłoby to możliwe bez nowoczesnych metod badawczo-rozwojowych i obliczeniowych, umożliwiających realizację zaawansowanych testów laboratoryjnych, które w dużym stopniu zastępują próby jezdne. Testy na drogach publicznych, torach wyścigowych lub w ekstremalnych warunkach górskich są ostatnim etapem, poprzedzającym wprowadzenie produktów na rynek.
Wzrost oczekiwań i wymogów dotyczących układów hamulcowych sprawia, że materiały cierne konstruuje się i bada w oparciu o szereg zmiennych. Wśród najważniejszych należy wymienić: odpowiednio wysoki i stabilny współczynnik tarcia, niskie zużycie tarczy i materiału ciernego, brak wibracji, pisków i różnych innych hałasów pochodzących od hamulców. Oddzielną kwestią są wysokie wymagania w zakresie ekologiczności produktów, a więc brak w składzie mieszanki ciernej metali ciężkich, antymonu, a w niedalekiej przyszłości również miedzi. 
– Zmiany dokonywane w ostatnich latach w procesie tworzenia i produkcji klocków hamulcowych, do momentu rozpoczęcia ich użytkowania, dla wielu osób pozostają na pierwszy rzut oka niezauważalne, gdyż ograniczają się do składu mieszanki ciernej – dodaje Tomasz Orłowski. – Jednak pewne aspekty można dostrzec dość szybko. Ciekawym przykładem są montowane w pojazdach z segmentu premium i SUV-ach klocki hamulcowe z przymocowanymi do blaszki nośnej specjalnymi ciężarkami, których jedyną funkcją jest zmiana częstotliwości drgań własnych klocka, powodująca eliminację lub znaczną redukcję pisków hamulca.
Przez lata zmianie uległy nie tylko wygląd i skład materiałów ciernych, ale również sam proces produkcyjny. Obecnie często stosuje się nowe technologie obróbki cieplnej, na przykład tzw. schorching (krótkie i powierzchniowe nagrzewanie powierzchni materiału ciernego do temperatur rzędu 600-800°C), który zwiększa odporność na fading, czyli gwałtowne zmniejszenie się skuteczności hamownia przy szybko rosnącej temperaturze hamulców. Ponadto nowe generacje produktów wymagają odpowiedniego materiału łączącego blachę nośną z materiałem ciernym (tzw. międzywarstwę), który musi mieć dużą wytrzymałość mechaniczną, ale również dobre właściwości elastyczne (tłumienie pisków) i termiczne (bariera cieplna).
Pomimo tych wszystkich zmiennych oraz znacznie krótszego czasu potrzebnego na opracowanie nowych mieszanek ciernych do coraz liczniejszych i nowocześniejszych modeli samochodów doświadczenie, zdobywana przez lata wiedza oraz nowe metody i urządzenia badawcze renomowanych producentów klocków hamulcowych sprawiają, że współczesne klocki hamulcowe są nowoczesne i ekologiczne. 

Tomasz Orłowski, kierownik działu badań i rozwoju Lumag, odpowiedzialny za rozwój klocków hamulcowych Breck