Kiedy w średniowieczu woźnica „wstrzymywał konie” to tak naprawdę rozpoczynał powolny proces utraty prędkości. Jeszcze w XVI wieku był to „normalny” proces – to od konia zależało kiedy i gdzie wytraci prędkość swoją i wozu, który ciągnął. Hamulce cierny zaczęto powszechnie stosować dopiero w XVII wieku. Jego konstrukcja opierała się na prostej drewnianej dźwigni, którą opuszczano na powierzchnię toczną koła. Mechanizm był prosty, ale działał i wynalazek stosowano w coraz większej ilości pojazdów konnych.
Problemem pierwszych hamulców była skuteczność. Hamulec cierny w postaci kawałka drewna szybko zużywał się i tylko spowalniał jazdę. Proces, który zwykle zaczynał się od ściągnięcia lejc gwarantował skuteczne zatrzymanie pojazdu, ale musiał być przemyślany. Pierwszy pojazd o własnym napędzie czyli ciągnik parowy Cugnota nie posiadał żadnych hamulców. Wynalazek „spowalniaczy” nie był rozwijany aż do początku XIX wieku. Czy posiadały go pierwsze bicykle? Nie, należało zeskoczyć z pędzącego pojazdu.
Bicykl bez hamulców
Źródło: 80 Rowerów
Rowerzyści jeszcze w latach 80-tych XIX wieku hamowali jak Fred Flinstone. Rolę hamulca pełniło obuwie posiadającego pojazd. Jazda jednośladem była niebezpieczna i „pełna wrażeń”. Pierwsze automobile spalinowe również korzystały z tego rozwiązania. W tym czasie opracowano również mechanizm spowalniający obroty wału napędowego, ale wciąż był to jedynie mechanizm spowalniający a nie prawdziwe hamulce. Początek konstrukcji nowoczesnego układu hamulcowego datuje się na połowę lat 80-tych XIX wieku.
Daimler i Maybach w swoich konstrukcjach pojazdów eksperymentowali z hamulcem w kształcie bębna. Problemem tych konstrukcji było to, że powierzchnię cierną stanowiły liny, którymi opleciono bęben. Lina po „spotkaniu” z metalem zużywała się z szybkim tempie. W 1899 roku konstruktorzy zastąpili liny cienkimi paskami blach, które naciągano za pomocą dźwigni. Pomimo wad jakościowych wynalazek okazał się skuteczny i szybko ewoluował do postaci znanego nam dziś hamulca bębnowego.
Długa dźwignia hamulca w pierwszym samochodzie
Źródło: Benz
Hamulec bębnowy o sposobie działania znanym do dziś datuje się na rok 1917, 15 lat wcześniej Louis Renault opatentował swój pomysł – jeszcze bez mechanizmu hydraulicznego, ale wykonany z trwałych materiałów. W bębnie znajdowały się szczęki i to one napierały na bęben wytwarzając tarcie. Ciekawostką był materiał, z którego wykonano okładziny. Był to … azbest – materiał, który dwie dekady później uznano za szkodliwy dla zdrowia. Był to jedyny tani materiał o odpowiednich właściwościach termicznych.
Brytyjczycy również mieli wkład w rozwój hamulców. Brytyjski Lanchester opatentował pomysł na hamulec tarczowy – również działający w oparciu o mechanikę a nie hydraulikę. Jak działały te wynalazki? Sprężyny, dźwignie – pomysłów było wiele, ale każdy z nich potrafił skutecznie wyhamować koła napędowe. „Wyhamować”, co oznaczało, że producenci przed hamowaniem zalecali „stopniowe wytracanie prędkości”. Każde nagłe pociągnięcie dźwigni lub naciśnięcie pedału wiązało się z utratą przyczepności i wypadkiem.
Jeszcze w latach 20-tych XX wieku „normą” były bębny umieszczone na tylnej osi pojazdu oraz hamulec na wał napędowy. Przy prędkościach rzędu 40-50 km/h to było wystarczające, ale coraz mocniejsze silniki i wyższe prędkości wymagały bardziej skutecznych rozwiązań. Hamulce bębnowe na wszystkich kołach zaczęto stosować dopiero w drugiej dekadzie XX wieku. W najtańszych konstrukcjach jeszcze w latach 30-tych stosowano hamulce tylko na tylnych kołach –
Przekrój hamulca bębnowego
Źródło: Wikimedia
Niestety hamulce mechaniczne potrafiły być zawodne a ich synchronizacja była trudna. Hamując z wyższych prędkości automobil mógł nagle zmienić tor jazdy. Wynalazek układu hydraulicznego był znany już w 1895 roku (Hugo Meyer), ale nie był doskonały z uwagi na problemy z konstrukcją pompy. Prace nad sprawnym układem hydraulicznym zajęły 22 lata. Jako pierwszy układ hydrauliczny, który można było zastosować do seryjnego pojazdu uznaje się konstrukcję Lockheada, którą zastosowano w samolotach.
Wcześniej, bo w 1914 roku bracia Duesenberg jako pierwsi do wyścigów wystawili bolid wyposażony w układ hamulcowy wykorzystujący ciśnienie cieczy do rozpierania szczęk hamulcowych. Konstrukcja ta nie była doskonała i stosowano ją tylko w wyścigówkach własnej marki. Większość europejskich producentów zaczęła kopiować rozwiązanie Lockheada i to właśnie ono stało się obowiązującym standardem. Duesenberg swoją konstrukcję rozwijał i zastosował w swoich szybkich limuzynach serii J.
Bębnowy układ hydrauliczny był przeznaczony głównie do samolotów, ale szybko trafił do samochodów co zawdzięczamy głównie brytyjskim i francuskim manufakturom. Ciśnienie płynu było odpowiedzialne za rozwarcie szczęk i wywołanie tarcia. Tarcie generowało temperaturę i zatrzymywało pojazd. Mechanizm początkowo nie był szczelny. Dochodziło do częstych wycieków i awarii sprawności, ale był to postęp jakościowy w stosunku do awaryjnej mechaniki. Niestety samochody były coraz szybsze.
Hamulce hydrauliczne w ciężarówce marki Knox z 1915 roku
Źródło: Wikimedia
Niestety, gdyż zatrzymywanie się z coraz wyższych prędkości wymagało coraz większych bębnów i tarcz. W 1928 roku znaleziono rozwiązanie problemu – poprzez chwilowe podniesienie ciśnienia w układzie skuteczność była wyższa. Tak oto powstało tzw. „servo” czyli wspomaganie układu. Ciśnienie z układu dolotowego skierowane do układu hamulcowego zwiększało skuteczność hamowania. Problem było blokowanie hamulców, które potrafiło zmienić tor jazdy hamującego pojazdu.
Historia bez hamulców, część druga
Podobne wpisy:
Rzecz o słodkości zemsty
Graf i wojna światowa
Z deską przez historię, część druga
Rewolucja francuska, czyli jak z Dacii zrobić obiekt pożądania?
Karoseria Superlekka, część trzecia
Ekonomia, motoryzacja i malarz w nowej roli, część pierwsza
Csonka i węgierska poczta
O Ładzie, czyli z ziemi włoskiej do ... ZSRR
Adam i fantazja w biznesie
Z wykształcenia menedżer motoryzacji i informatyk, z zamiłowania historyk techniki i pasjonat starej motoryzacji. Maniak nowoczesnych technologii. Podobno zdolny autor tekstów (m.in. dla Continental Polska i Allegro). Czasem bloger i nauczyciel blogowania. Człowiek renesansu. Nauczyciel w zduńskowolskim „Elektroniku”.
