Rzecz o hamulcach

Napisane przez Sikora

Artykuł ten ma na celu udzielnie odpowiedzi na dwa pytania:

1. Dlaczego w większości weteranów, hamulce określa się mianem słabych?
2. Dlaczego warto hamować przednim hamulcem, traktując tylny jako pomocniczy?

Zaczynamy;)

1. Dlaczego mój motocykl tak kiepsko hamuje ?!

Większość jeźdźców (zwłaszcza tych na nowszych maszynach) odpowie:

Powodem są hamulce bębnowe, tarcze zapewniają dużo lepszą siłę hamowania.

Nie jest to niestety (stety) cała prawda!

Prawdziwym powodem, dla którego większość starych motocykli z hamulcami bębnowymi tak fatalnie hamuje (pomijam tu takie archaiczne rozwiązania, jak hamulce klockowe, pasowe itp.), jest typ konstrukcji hamulca bębnowego. Rozróżniamy dwa jego rodzaje:

• symetryczny (simplex), np. Junak,
• niesymetryczny (duplex).

Ogromna większość motocykli z hamulcami bębnowymi (fachowo nazywanymi „hamulcami szczękowymi wewnętrznymi” ), w tym również Junak, posiada hamulce zbudowane w układzie symetrycznym - simplex.

Jakie są tego powody?

• Tańsza, (prostsza) konstrukcja,
• mniejsza awaryjność (będąca, jak to często w technice bywa następstwem prostoty),
• niektórzy konstruktorzy, zwłaszcza w początkowej fazie stosowania hamulców bębnowych mogli zwyczajnie nie zdawać sobie sprawy z różnic w sile hamowania między obydwoma typami hamulców.

Niektóre, ówcześnie zaawansowane techniczne maszyny angielskie, niemieckie (i inne konstrukcje), posiadają hamulce w układzie niesymetrycznym.

Polecam przejechanie się tego typu maszyną, różnice będą od razu widoczne:).

Jak wyglądają oba typy hamulców?

Z zewnątrz różnica jest widoczna od razu. Układ niesymetryczny posiada dwie dźwigienki hamulcowe na bębnie, układ symetryczny tylko jedną.

Od wewnątrz sprawa wygląda następująco. Szczęki hamulcowe układu duplex poruszane są dwiema osobnymi krzywkami. W układzie symetrycznym, włączająca krzywka jest wspólna.

Z czego wynika różnica skuteczności?

Nie będę się tutaj wdawał w matematyczne wywody. Różnica wynika z faktu, że w układzie niesymetrycznym obie szczęki są niejako dociskane do bębna poprzez siłę tarcia między okładziną bębna i szczęki hamulcowej, w układzie symetrycznym, tylko jedna ze szczęk jest dociskana, druga jest odpychana przez siłę tarcia. Mówiąc krótko, w układzie niesymetrycznym siła tarcia między okładzinami niejako „wspomaga” hamowanie, w układzie symetrycznym
"przeszkadza” w nim (dokładnie rzecz biorąc, w jednej ze szczęk „przeszkadza” i tylko w jednej „pomaga”). Różnica jest dość pokaźna. Przy założeniu współczynnika tarcia pomiędzy okładzinami o wartości 0,3, układ niesymetryczny może zapewniać o ok. 35 % większą siłę hamowania.

Niektórzy twierdzą, że przyczyną fatalnej siły hamowania przednich „spowalniaczy” w Junaku jest min. niesymetryczne zamocowanie krzywki rozpieracza (owa niesymetryczność bardzo dobrze opisana jest na stronie junak.riders.pl. Otóż, gdyby nie takie zamocowanie krzywki, hamulce Junaka nie spełniałyby w ogóle swojej roli. Utwierdzona w ten sposób krzywka, powoduje rozdzielenie siły hamowania w taki sposób, że większa część siły hamowania idzie na szczękę „wspomaganą” przez tarcie, a mniejsza część na tą niefortunną szczękę, której tarcie niestety „przeszkadza” (rozdzielenie to, zachodzi w stosunku równym przesunięciu osi obrotu rozpieracza od osi jego symetrii ).

Powyższa dygresja ma na celu przestrzeżenie i uczulenie domorosłych konstruktorów przed modyfikacjami oryginalnej konstrukcji. Proces projektowania jakiejkolwiek maszyny nie jest ani prostym, ani przejrzystym i coś co wydaje się nam oczywiste lub mało istotne, wcale takim być nie musi ;).

      2. Dlaczego warto hamować przednim hamulcem.

Ten rysunek ilustruje uproszczony rozkład sił w motocyklu podczas hamowania. Zaznaczona na czerwono siła (jest to tzw. siła d’Alamberta, potocznie zwana też siłą bezwładności), to właśnie ta tajemnicza siła, która podczas hamowania usilnie chce przerzucić nas przez kierownicę. Rozpatrując równania równowagi (co pominę w tym miejscu), dochodzimy do wniosku, że owa siła powoduje znaczne dociążenie na kole przednim i odciążenie koła tylnyego. Siła tarcia zależy od iloczynu współczynnika tarcia i siły docisku koła do podłoża. Wniosek jest prosty, hamulec przedni jest wykorzystywany w znacznie większym stopniu niż hamulec tylny, w którym to dzięki małej sile docisku, koło stosunkowo szybko zaczyna ślizgać się po podłożu. Można powiedzieć, że im lepsze są nasze przednie hamulce, tym gorsze mogą być tylne. Owe wnioski dotyczą również samochodów, dlatego kupując nowe auto, nie dajmy sobie wmówić przez sprzedawcę, że tarcze w tylnych kołach poprawiają bezpieczeństwo. Bębny w tylnych kołach są w zupełności wystarczające, jedyną rolą hamulca tarczowego w tym miejscu jest zaspokajanie naszego ego):.

Aby namacalnie przekonać się o słuszności tego co napisałem polecam wykonanie prostego eksperymentu. Trzymając delikatnie za kierownicę rower (starając się nie dociskać rękoma koła przedniego do podłoża) pchamy go do przodu i zaczynamy włączać hamulec przedni. Koło toczy się stosunkowo długo. Gdy włączymy hamulec tylny, koło prawie natychmiast zaczyna się ślizgać. Pchając rower do tyłu sytuacje będzie zupełnie odwrotna:).

Podsumowując całość, zapamiętajmy następujące wnioski:

Nie wszystkie hamulce bębnowe mają małą siłę hamowania,

1. jeśli na bębnie przedniego koła widzimy dwie dźwigienki, znaczy to, że mam przed sobą niezłą maszynę:),
2. nie jest łatwo stwierdzić gdzie konstruktor rzeczywiście popełnił błąd, a gdzie tak się nam tylko wydaje,
3. hamulec przedni podczas jazdy do przodu zawsze hamuje lepiej niż tylny i tak po prostu być musi:).