Hamulec samochodowy

1895 Niemiec Hugo Mayer patentuje hamulce hydrauliczne. Jego nowatorski pomysł miał w przyszłości wyprzeć stare i charakteryzujące się coraz mniejszą skutecznością mechanizmy, w sytuacji gdy moc maszyn i ich ruchu szybko rosła.

1897 Angielski kupiec Herbert Frood rozpoczyna we własnej szopie ogrodowej eksperymenty, dzięki którym staje się pionierem w branży hamulcowej. Surowcem wyjściowym był materiał bawełniany służący do produkcji pasów, szybko ścierający się i ulegający zużyciu. Frood starał się więc znaleźć taki związek chemiczny, który mógłby zespolić włókna bawełny i stworzyć twardą, trudną do ścierania powierzchnię. Po wielu próbach udało mu się opracować odpowiedni materiał, który można było stosować jako okładziny hamulcowe w pojazdach. Początkowo były to włókna bawełniane, impregnowane naturalną żywicą, którą potem zastąpiono syntetyczną żywicą fenolowo-formaldehydową.

1898 Elmer Ambrose Sperry z Cleveland projektuje samochód elektryczny z hamulcami tarczowymi na przednich kołach. Zacisk hamulca odbywał się dzięki elektromagnesom. Mniejsza tarcza dociskała większą. Docisk zwalniał w przypadku wyłączenia zasilania, a tarcze odpychane były przez sprężynę.1899 - Gottlieb Daimler podaje pierwszy znany historycznie opis zasady działania hamulca bębnowego, opartego na zasadzie serwomechanizmu.

1900 Pierwsze praktyczne wykorzystanie hamulca bębnowego w samochodzie – jednym z wczesnych modeli Maybacha. Wilhelm Maybach zaprojektował hamulec wewnętrzny, uruchamiany pedałem. Działał na zasadzie nacisku wywieranego na wewnętrzną część koła lub oś. Na tym pomyśle i zasadzie konstrukcji opierała się większość systemów hamulcowych aż do czasu pojawienia się w drugiej połowie XX wieku hamulców tarczowych.

1902 Louis Renault patentuje hamulec bębnowy oparty na tych samych zasadach, wg których działał wspomniany hamulec z Maybacha.1902 - Brytyjczyk Frederick William Lanchester otrzymuje patent na hamulec tarczowy. Choć oparte na tej zasadzie konstrukcje powstawały już wcześniej (czego przykładem choćby omawiana wyżej konstrukcja Sperry’ego), to jednak za oficjalnego wynalazcę tego rodzaju hamulców uznawany jest właściciel patentu, czyli właśnie Lanchester. Brytyjczyk zaprojektował również m.in. silnik tłokowy na paliwo gazowe, a w latach

1907-1908 publikował prace z dziedziny aerodynamiki. W 1916 r. wydał książkę poświęconą użyciu lotnictwa w wojsku, zawierającą równania różniczkowe dotyczące szacunków sił wojskowych, określane jako prawa Lanchestera.

1907 Wspomniany już Herbert Frood rozwiązuje problem hałasu wydawanego przez klocki hamulcowe trące o poruszające się powierzchnie. Czyni to poprzez zastosowanie azbestu. Nowe azbestowe klocki były znacznie trwalsze w porównaniu z wykorzystywanymi także w tamtych czasach miedzianymi. Wydłużały dystans przejechany bez wymiany klocków do 15 tys. km. Oczywiście wówczas nie zdawano sobie jeszcze sprawy ze szkodliwości azbestu. 1910 - Wytwórnie samochodów zaczęły wprowadzać do seryjnej produkcji układ hamulcowy na wszystkie cztery koła. Pierwszymi producentami aut z hamulcami na cztery koła były Issota Fraschini, Tatra i Arrol-Johnston. Minęło jednak wiele lat, zanim rozwiązanie to stało się powszechne.

1919 Krokiem milowym staje się zastosowanie po raz pierwszy hydraulicznych hamulców bębnowych opracowanych przez firmę Lockheed. Hamulce hydrauliczne opatentował jeszcze w 1917 r. Malcolm Loughead (później znany pod zmienionym nazwiskiem Lockheed). Zasadnicza i niezwykle ważna historycznie zmiana polegała na wykorzystaniu płynu jako ośrodka pośredniczącego, zamiast mechanicznego systemu transferu sił od pedału hamulca po szczęki hamulcowe. System hydraulicznych hamulców na cztery koła został po raz pierwszy wykorzystany w wozach marki Duesenberg, a potem szybko przyjął się w innych modelach.

1920 Początki układów przeciwblokujących. Te pierwociny ABS-u wykorzystywane były początkowo w lotnictwie i znano je głównie w tej branży – systemy antyblokujące projektowali konstruktorzy lotniczy w swoich maszynach. W latach 30. z prototypami ABS eksperymentował Bosch, w autach Mercedes-Benz. Zastosowania lotnicze dominowały jednak aż do lat 50. XX wieku, kiedy zaczęto stosować układy przeciwblokujące w motocyklach.

1928 Samochód marki Pierce-Arrow był pierwszym modelem auta z próżniowym wspomaganiem mechanizmu hamowania. Urządzenie, dla którego przyjęła się nazwa „serwo hamulcowe”, zaczyna pracę z momentem naciśnięcia pedału hamulca. Ten wywiera nacisk na pompę hamulcową, otwierając jednocześnie zawór umożliwiający zadziałanie podciśnienia z kolektora na membranę znajdującą się wewnątrz serwa. Różnica ciśnień pomiędzy jedną stroną membrany (podciśnienie) a drugą (ciśnienie atmosferyczne) wytwarza siłę, która jest następnie przekazywana z membrany na tłoczek pompy. Dzięki zaworowi siła działająca na membranę jest wprost proporcjonalna do nacisku na pedał hamulca, w związku z czym możliwe staje się regulowanie siły hamowania przez kierowcę. W przeciwnym przypadku nawet delikatne wciśnięcie hamulca skutkowałoby niemal maksymalną mocą hamowania. Lata 40. XX wieku – początek ekspansji systemów wspomagania układu hamulcowego. Pojawiają się takie rozwiązania, jak Hydrovac (polegający na wykorzystaniu układu hydraulicznego do zwiększenia siły hamowania), Hydroboost czy Treadle-Vac (potem znane jako Easamatic) – zaczynają być fabrycznie instalowane w autach.

1950 Choć jeszcze w 1948 r. pojawił się Tucker Torpedo z czterema hamulcami tarczowymi, to za pierwsze auto produkcyjne wyposażone w hamulce tarczowe uznaje się model Crosley Hot Shot. Samochód z tego rodzaju hamulcami, wówczas nowatorskimi, zaprojektowanymi przez Goodyeara, był produkowany przez pół roku. Potem firma Crosley powróciła do konstrukcji bębnowych. Powodem była m.in. szybka korozja tarcz – zwłaszcza na drogach posypywanych w zimie solą – oraz przylepianie się klocków do tarcz.

1953 W wyścigu 24-godzinnym Le Mans startuje Jaguar XK, wyposażony w hydrauliczne hamulce tarczowe produkcji Dunlopa, rozwiązanie łączące dwie technologie hamowania. Wprawdzie podobną konstrukcję zastosowano jeszcze w latach 40., w amerykańskim samochodzie wyczynowym marki Miller, to jednak dopiero wersja dla Jaguara kojarzy się z prawdziwym sukcesem, czyli ze zwycięstwem tego modelu auta w Le Mans…

1958 Po raz pierwszy pojawiają się cerametaliczne klocki hamulcowe, początkowo przeznaczone do zastosowań w pojazdach wyczynowych. Lata 60. XX wieku - Producenci samochodów osobowych zaczynają na poważnie eksperymentować z systemami ABS. Za pierwszy udany pod tym względem prototyp uznaje się Forda Zodiac. Z punktu widzenia producentów były to jednak wciąż zbyt kosztowne rozwiązania, dlatego po kilku latach prób porzucili te projekty. Na szczęście sama idea nie wygasła i od 1970 r. Cadillac zaczął oferować ABS w opcji premium w niektórych swoich modelach z napędem na tylne koła. Była to jednak wciąż rzadkość na rynku samochodowym.

1961 Od tego właśnie roku rozpoczęto instalowanie hamulców tarczowych na obu osiach (Fiat, Lancia, Mercedes). Rozpowszechniły się w latach 60. Ich główną zaletą w porównaniu z konstrukcjami bębnowymi jest większa odporność na obciążenia cieplne. Dzięki temu są od nich mniej wrażliwe na zjawisko fadingu, czyli utraty skuteczności po długotrwałym użyciu (np. długi zjazd ze stromej pochyłości). Odznaczają się też większą stabilnością funkcjonowania. Nie wykazują natomiast charakterystycznej dla poprzedników cechy samowzmocnienia działania. Występują w nich większe naciski powierzchniowe, ponieważ czynna powierzchnia klocków jest mniejsza niż szczęk, a promień działania krótszy. W związku z tym hamulce tarczowe wymagają stosowania podciśnieniowych urządzeń wspomagających.

1966 Brytyjska firma Jensen zaczyna produkcję modelu Jensen FF, wyposażonego seryjnie w system ABS Maxaret firmy Dunlop, działający na tylną oś.

1978 Bosch wprowadza na rynek system ABS, który zastosowano początkowo w samochodach Mercedes-Benz klasy S, a następnie w BMW. Rozpoczyna się prawdziwa masowa kariera tego rozwiązania, szybko rozpowszechniającego się w pojazdach. W 2003 r. już 69% nowych modeli aut wyprodukowanych na całym świecie było standardowo wyposażonych w ABS. Zgodnie z przepisami od 1 maja 2004 r. nowe konstrukcje aut osobowych dopuszczane do ruchu na obszarze UE muszą mieć ABS.

1979 Producenci wprowadzają na rynek półmetaliczne klocki hamulcowe. Wykonane są z mieszanek organicznych z domieszką metali. Zużywają się szybciej od metalicznych, gorzej odprowadzają ciepło, ale mogą być stosowane we wszystkich rodzajach hamulców tarczowych.

1988 Na rynku pojawiają się klocki hamulcowe bez dodatku azbestu. Zamiast tego szkodliwego związku zaczynają być stosowane substancje kewlaro-pochodne.

1996 Pojawia się Mercedes-Benz S-Class i SL-Class z układem Brake Assist System, w skrócie BAS (zwanym także Brake Assist, BA lub AFU we Francji). Jest to system wspomagania nagłego hamowania w sytuacjach awaryjnych. Działa we współpracy z ABS-em i wykrywa te sytuacje, w których kierowca chce szybko zahamować. Zwiększa wtedy maksymalnie ciśnienie w układzie hamulcowym, aby uzyskać jak największą siłę hamowania. W niektórych pojazdach w czasie działania systemu BAS włączają się również światła awaryjne ostrzegające o nagłym hamowaniu. Wkrótce po Mercedesie rozwiązanie tego typu pojawia się w Volvo i BMW.

2001 Wynalazcy Norbert Ehmer, Thomas Pröger i Markus Zenzen z firmy Continental Teves patentują Electronic Brakeforce Distribution (w skrócie EBD) – elektroniczny rozdział sił hamowania. W celu maksymalnego skrócenia drogi hamowania układ EBD automatycznie reguluje siłę hamowania przednich i tylnych oraz prawych i lewych kół. Wyraźnie skraca to drogę hamowania przy utrzymaniu stabilności nawet w razie gwałtownego hamowania lub hamowania na zakręcie.

2009 i kolejne lata Wraz z pojawieniem się nowoczesnych modeli aut elektrycznych, zwłaszcza Tesli, coraz większą popularność zdobywają systemy hamowania regeneratywnego. Mechanizm taki opiera się na zamianie energii kinetycznej ruchu na inną formę energii, którą można wykorzystać od razu lub zmagazynować, dopóki nie będzie potrzebna. To zupełnie inaczej niż w tradycyjnych mechanizmach hamujących, w których wyzwolona energia zamienia się podczas hamowania w ciepło i jest tracona. Systemy regeneratywne były już od dłuższego czasu wykorzystywane w elektrowozach kolejowych i w tramwajach.

2014 Formuła 1 wprowadza system elektronicznej kontroli tylnego układu hamulcowego, którą przyjęło się nazywać brake by wire. Za pomocą brake by wire elektroniczny układ mierzy, z jaką siłą kierowca naciska na pedał hamulca, a potem – biorąc pod uwagę dodatkowe informacje z systemu odzyskiwania energii – w ułamku sekundy ustala, jakie powinno być dostarczone ciśnienie do układu zacisków. System ten ma za zadanie stabilizowanie procesu hamowania, a jednocześnie dbanie o jak największą efektywność odzyskiwania energii kinetycznej i ładowania akumulatorów przez generator. A ponieważ wyścigi samochodowe często były poligonem doświadczalnym dla rozwiązań wprowadzanych potem do zwykłych rynkowych samochodów, można oczekiwać, że za kilka-kilkanaście lat pochodne tej technologii pojawią się powszechnie w naszych autach.