Jak to działa: Hamulce tarczowe. Serce hamulców (cz. 2)

Przeczytaj też – Jak to działa: Hamulce tarczowe. Od żeliwa po karbon (cz. 1) 

Pierwszym produkcyjnym motocyklem, w którym zastosowano hamulec tarczowy z hydraulicznym zaciskiem, była Honda CB 750 Four z 1969 roku. Chociaż układ ten mało przypomina dzisiejsze rozwiązania, zasada jego działania nie zmieniła się. Na wirującej wraz z kołem tarczy pracuje zacisk, który za pośrednictwem płynu hydraulicznego przenosi siłę z pompy na tłoczek / tłoczki. Owa siła działa na klocki, które ocierając o tarczę powodują spowolnienie ruchu koła. Nie jest to skomplikowane ani pod względem inżynieryjnym, ani działających praw fizyki (wszystko opiera się na zjawisku tarcia).

Z drugiej strony, to właśnie w dziedzinie hamulców dokonał się bodajże największy postęp w ostatnich dziesięcioleciach. Zaczynaliśmy od „zwalniaczy” ledwo radzących sobie z coraz szybszymi maszynami lat osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych. Przypomnę, że już wtedy motocykle bez problemu osiągały grubo ponad 200 km/h. Dopiero w ostatnich dwóch dziesięcioleciach hamulce zostały tak dopracowane, że ich wydajność potrafi przyćmić osiągi generowane przez silnik. Innymi słowy – wiele motocykli, nawet tych najszybszych, hamuje lepiej, niż przyspiesza. Jest to zasługa nie tylko potężnych tarcz, które poznaliśmy w poprzedniej części, lecz także wszystkich pozostałych elementów. Poznajmy więc szczegóły ich budowy i zasadę działania, zaczynając od pompy hamulcowej.

Współczesne hamulce tarczowe są bardzo wydajne. Nie wszystko jest jednak zasługą samych zacisków czy klocków. Bardzo ważna jest także pompa hamulcowa.

Pompa hamulcowa – osiowa lub radialna

Większość motocyklistów, przyglądając się hamulcom, zwraca głównie uwagę na wielkość tarcz i liczbę tłoczków w zaciskach. Jest jednak także pompa, często traktowana jako „zło konieczne”. W istocie jest ona równie ważna co inne podzespoły. Co więcej, jej nieprawidłowa praca bardzo często jest niewłaściwie diagnozowana lub pomijana. Starsze rozwiązania czy też konstrukcje znane z popularnych motocykli oparte są na tak zwanej pompie osiowej. Oznacza to tyle, że tłok popychany jest przez dźwignię pracującą pod kątem prostym do kierunku jego działania. Najczęściej w konstrukcjach tego typu zbiorniczek płynu hamulcowego jest zintegrowany z obudową, w której pracuje tłok. Rozwiązanie to ma wiele zalet – nie zajmuje dużo miejsca, bardzo rzadko ulega usterkom, a na dodatek wiele modeli pełni dodatkową funkcję – stanowi uchwyt dla lusterek.

Nowszą konstrukcją jest tak zwana pompa radialna (zwana również promieniową). W tym przypadku kierunek ruchu tłoczyska jest taki sam jak dźwigni hamulca. Rozwiązanie to wprowadziło Brembo w wyścigowej Yamasze YZR OW, na której Eddy Lawson zdobył tytuł w Grand Prix klasy 500 cm3. W motocyklu seryjnym radialna pompa zadebiutowała w Aprilii RSV 1000 z 2002 roku. Dzisiaj układy tego typu spotkamy w wielu współczesnych maszynach, niezależnie od klasy – sportowych, nakedach, adventure, turystycznych i oczywiście wyczynowych.

Zalety w porównaniu z pompą osiową są bezdyskusyjne. Przede wszystkim warto podkreślić sztywność całej konstrukcji, która przekłada się na doskonałe wyczucie siły hamowania. Drugi plus to dłuższa dźwignia, czyli lżejsza praca klamki. W wielu przypadkach możliwa jest także regulacja parametrów pracy pompy – jej wydajności (proporcjonalnie do skoku dźwigni) czy punktu rozpoczęcia hamowania. Podobnie jak w przypadku pompy osiowej, możliwe jest wykorzystanie jej jako uchwytu lusterka. Wystarczy zastosować odpowiednie mocowanie wyposażone w nagwintowany otwór.

Osiową pompę hamulcową spotykamy głównie w popularnych motocyklach. Są jednak wyjątki – konstrukcję tę z powodzeniem stosuje się w off-roadzie.

Z tyłu w większości motocykli mamy do dyspozycji niewielką, prostą pompę połączoną z zewnętrznym zbiorniczkiem na płyn hamulcowy.

Z tyłu po staremu

O ile w zakresie przednich hamulców w ostatnich latach wydarzyło się naprawdę dużo, to tylny układ traktowany jest nieco po macoszemu. Przyczyna jest oczywista – w większości motocykli pełni on tylko funkcję pomocniczą, a jego pożądana wydajność jest odwrotnie proporcjonalna do ilości sportowego pierwiastka w danej maszynie.

Zazwyczaj mamy więc do dyspozycji niewielką pompę z tłoczkiem uruchamianym za pomocą regulowanego popychacza. W większości przypadków płyn dostarczany jest z oddzielnego plastikowego zbiorniczka, chociaż spotyka się także wersje zintegrowane. Te ostatnie znajdziemy głównie w lekkich motocyklach wyczynowych (na przykład crossowych i enduro) czy pojazdach małolitrażowych.

Oddzielną kategorią są duże motocykle turystyczne i ciężkie cruisery. W ich przypadku bardzo często tylny układ wymaga pompy równie wydajnej jak w przypadku przodu. Sprawę ułatwia jednak fakt, że hamulec jest obsługiwany stopą, która może wygenerować dużo większą siłę niż delikatna dłoń. W zakresie konstrukcji tylnej pompy hamulcowej nie dokonał się specjalny postęp względem konstrukcji sprzed 20 czy 30 lat. Niestety często jest to odczuwalne w czasie jazdy, nawet w motocyklach z wyższej półki. Hamulec albo jest bardzo mało wydajny, albo działa „zero-jedynkowo”, zmuszając ABS do pracy przy każdym mocniejszym hamowaniu.

We wnętrzu pompy nie ma wielu ruchomych elementów. Mamy tłoczek, uszczelnienia i sprężynę ułatwiającą cofnięcie płynu po zakończeniu hamowania.

Dokładność w dwie strony

Układ hamulcowy nie jest hermetyczny – wraz ze zużywaniem się klocków tłoczki zacisków muszą się stopniowo wysuwać, aby utrzymać optymalną odległość materiału ciernego od tarczy. Pompa musi więc co jakiś czas pobierać ze zbiorniczka więcej płynu do układu. Bardzo ważne jest również to, by po puszczeniu dźwigni tłoczki minimalnie cofały się, umożliwiając tarczy swobodne obracanie się. Pomaga w tym sprężyna powrotna w pompie i wytwarzane w niej minimalne podciśnienie (wracający do pompy płyn „zabiera” ze sobą tłoczki).

Bardziej zaawansowane konstrukcje umożliwiają regulację zakresu ruchu tłoczka. Jest to niezmiernie istotne – jeśli tłoczysko pompy nie cofa się odpowiednio, nie będą też wracać tłoczki w zacisku. Co więcej, często w takiej sytuacji (nazywamy to „pompą w pracy”) mamy do czynienia z niepożądanym wprowadzeniem nowego płynu do układu, aż do momentu stałego oparcia klocków o tarczę. Z kolei pozostawienie zbyt dużego zakresu ruchu tłoczyska spowoduje zjawisko odwrotne – klocki będą za bardzo się cofać, a każde kolejne hamowanie będzie wymagać bardzo długiego ruchu dźwigni hamulca albo nawet powtórnego jej naciśnięcia. Osoba mało doświadczona może pomylić ten stan z zapowietrzeniem układu.

Średnica i dźwignia mają znaczenie

Pompa hamulcowa powinna być dobrana do konkretnego motocykla. W zależności od liczby zacisków i pracujących w nich tłoczków pożądana jest odpowiednia wydajność pompy. A tę można regulować między innymi poprzez średnicę tłoczyska. Dla uproszczenia zakładam, że skok uznajemy jako wartość stałą (chociaż w poszczególnych konstrukcjach występują różnice mogące mieć wpływ na wydajność).

Zmiana wydajności pompy wpływa na ilość podawanego płynu – im jest ona mniejsza, tym mocniej trzeba będzie nacisnąć klamkę, by najpierw dosunąć klocki do tarczy, a później docisnąć je z odpowiednią siłą. Z kolei duża średnica tłoczyska oznacza krótszy ruch i wyraźniej zaakcentowany moment rozpoczęcia hamowania.

Drugim czynnikiem wpływającym na parametry hamowania jest długość dźwigni, która działa na tłoczysko. W przypadku pompy radialnej jest to po prostu odległość osi obrotu klamki do mocowania popychacza. Im owa odległość jest większa, tym krótszy skok dźwigni jest wymagany do podania określonej ilości płynu. Efektem ubocznym jest jednak zwiększenie siły, jaka musi być przyłożona do klamki.

Najnowszy krzyk mody to tak zwane mapy wyczucia – do dyspozycji mamy ustawienia Normal, Sport i Race.

Najnowsze pompy hamulcowe umożliwiają
regulację niektórych parametrów, w tym odsadzenia popychacza czy punktu rozpoczęcia hamowania.

Ważne liczby

Współczesne pompy hamulcowe mają tłoczyska o bardzo różnej średnicy. Zazwyczaj mieści się ona w zakresie pomiędzy 11 a 22 mm. Z kolei odległość popychacza od osi obrotu klamki wynosi zazwyczaj od 16 do 20 mm. Jeśli widzimy w opisie danej pompy liczby 19×18, to mamy w niej tłoczek o średnicy 19 mm i 18 mm odsadzenia.

Tyle, jeśli chodzi o teorię, a jak to wszystko się sprawdza w praktyce? Przede wszystkim sprawdźmy, do jakich zacisków przeznaczona jest dana pompa. Jej wydajność (a zatem średnica tłoczyska) powinna być adekwatna do wymaganej roboczej ilości płynu. Jeśli więc mamy motocykl z jedną tarczą, to dobrą propozycją może być rozmiar 14 mm. Za to w szybszych motocyklach warto sięgnąć po średnicę 17, 18 czy nawet 19 mm. W instrukcji obsługi każdej pompy znajdziemy informacje, z jakimi zaciskami powinna ona pracować.

Drugi parametr ma wpływ na to, jaka jest modulacja pompy hamulcowej, czyli dokładność wyczucia jej działania. Mniejsze odsadzenie popychacza pozwala kierowcy idealnie wyczuć moment zadziałania hamulca i wraz z pogłębianiem ugięcia dźwigni stopniowo zwiększać siłę hamowania. Takie nastawy są dobre na tor, gdzie precyzja jest bardzo ważna. Z kolei odsunięcie dźwigni nieco dalej pozwala na szybszą reakcję na naciśnięcie hamulca i nieco skraca skok klamki.            Taka konfiguracja teoretycznie jest przeznaczona do jazdy ulicznej. W praktyce w wyczynowym sporcie zawodnicy stosują różne kombinacje, w zależności od swoich preferencji. Jedni na torze wolą specjalistyczne pompy wyścigowe, inni z rozmysłem stosują seryjne, twierdząc, że dają one optymalną proporcję wydajności i precyzji.

Szyte na miarę

Bardzo ciekawą propozycją są pompy radialne z możliwością regulacji parametrów pracy. O ile zmiana średnicy tłoczka nie wchodzi w rachubę (standardem w tuningowych pompach staje się 19 mm), to odsadzenie popychacza można zmieniać jednym ruchem mimośrodowego mocowania z 18 na 20 mm. Ale to nie koniec „bajerów”. Najnowsza pompa Brembo RCS Corsa Corta ma regulację punktu rozpoczęcia hamowania. Do dyspozycji mamy tak zwane trzy mapy wyczucia – Normal, Sport i Race. Pierwsza wymaga nieco dłuższej drogi dźwigni do rozpoczęcia hamowania, natomiast w ostatnim przypadku motocykl zaczyna zwalniać już po minimalnym naciśnięciu klamki. Mając do dyspozycji pompę o tak szerokiej gamie ustawień, każdy znajdzie coś dla siebie niezależnie od tego, czy jeździmy na torze, czy na ulicy.

Trzecia i ostatnia część serii pt. „Jak to działa: Hamulce tarczowe” już wkrótce!