Na současných vozidlech převažují kotoučové brzdy, které i na zadní nápravě pomalu vytlačují bubnové. Dnes převládají u vozidel kotoučové brzdy, které jako první představil světu Jaguar v roce 1953 v rámci závodu Le Mans na stroji C-Type.
První bubnovou brzdu uvedl Maybach v roce 1901. O pouhý rok později představil Louis Renault zdokonalenou verzi, která je prapředkem řešení, které používáme dodnes. Koncepce využívala dvou zakřivených čelistí, z nichž každou usadili konstruktéři na jednom konci prostřednictvím čepu. Druhý konec byl opatřen excentrem, který se při sešlápnutí pedálu brzdy pootočil, čímž přitlačil čelist s obložením k vnitřní ploše bubnu.
Zpočátku se bubnové brzdy montovaly pouze na zadní nápravu. Tedy stejně jako u moderních aut. V tomto případě to však bylo z bezpečnostních důvodů. Tehdejší konstruktéři se totiž báli, že by brzdy na přední nápravě způsobovaly při svém zablokování smyk a tedy ztrátu řiditelnosti vozidla. Jako první se odvážil namontovat bubnové brzdy na všechna kola Mercedes-Benz v roce 1903. Ovšem pouze na přání. Toto se stalo standardem od 20. let minulého století. Vrcholnou formu pak bubnové brzdy zažily na závodních automobilech z třicátých let, konkrétně Auto Union a „stříbrných šípů“, tedy vozů Mercedes-Benz.
Největší problém - teplota. Jakým způsobem vlastně vozidlo brzdí? Podstatou třecích brzd, mezi něž patří bubnové i kotoučové brzdy, je vytváření brzdného momentu třením. Ten vzniká mezi otáčející se částí (v tomto případě bubnu) a pevnou částí, kterou u bubnových brzd představují čelisti. Při brzdění se pohybová energie vozidla mění v teplo. Bubnové brzdy mají výrazně větší třecí plochu než kotoučové. Přesto jsou v praxi daleko méně účinné. Hlavní příčinou je vysoká teplota. Bubnové brzdy se tak zahřívají mnohem více než kotoučové - důvodem je problematický odvod tepla.
Kotoučová brzda je otevřená a tedy přímo vystavena proudícímu vzduchu. Naproti tomu obložení bubnové brzdy je uzavřeno v bubnu, což chlazení brzdy výrazně znesnadňuje. Vysoká teplota způsobuje pokles brzdného účinku, takzvaný fading. Příčinou je snížení součinitele tření mezi obložením a bubnem. V extrému může docházet dokonce k deformaci čelistí a bubnu. K zamezení deformace bubnu a také z důvodu snížení ohřívání brzd se u moderních konstrukcí používají bubnové brzdy vyrobené ze dvou různých materiálů. Většinou jsou jimi lehké slitiny v kombinaci s litinovým třecím kroužkem.
Lehké slitiny mají totiž větší takzvané měrné teplo, což v praxi přináší lepší schopnost jej pohlcovat. Druhou výhodu dvou materiálových bubnů představuje snížení hmotnosti neodpružených částí vozidla. Ve třicátých letech se bubnové brzdy vrcholu své éry dotkly na závodních vozech Auto Union a Mercedes-Benz, které pro zdokonalení chlazení opatřily větranými žebrovanými bubny. Teplota brzd se tímto opatřením sice snižovala, ale pro výkonné automobily to byla slepá vývojová ulička.
U běžných silničních automobilů však bubnové brzdy přežívají na zadní nápravě do dnešních dnů. Vpředu se pak naposledy používaly u aut, konstrukčně spadajících do 60. let. Za desetiletí se bubnová brzda vyvíjela, ve snaze zvýšit její účinnost. Rozlišujeme tři základní typy bubnových brzd podle způsobu uložení a ovládání čelistí. Nejjednodušší a tedy i nejméně účinná je „jednoduchá brzda“ neboli simplex. Skládá se z jedné náběžné a jedné úběžné čelisti, přičemž k jejich ovládání slouží jedno společné ovládací zařízení.
Vyspělejší řešení představuje dvojnáběžná brzda (duplex). V tomto případě jsou obě brzdové čelisti náběžné, což znamená, že každá z nich má vlastní ovládací mechanismus. Třetí způsob představuje brzda se spřaženými čelistmi, neboli servo. Obě čelisti jsou náběžné, k ovládání sekundární čelisti přes rozpěrný čep se využívá reakce uložení primární čelisti. Sekundární čelist má v tomto případě dokonce vyšší brzdný účinek než primární.
Kromě těchto tří základních verzí existují ještě dvě modifikace: duo duplex a duo servo. Jedná se o dvojnáběžnou obousměrnou brzdu, jejíž předností je účinek také při jízdě vzad. Při použití klasické dvojnáběžné brzdy totiž její čelisti pracují při jízdě na zpátečku obě jako úběžné, čímž jejich brzdný moment klesne zhruba třikrát v porovnání s jízdou vpřed.
Běžně nezatuhnou a i „ručka“ brzdí. U běžných konstrukcí bubnových brzd slouží k jejich ovládání hydraulický brzdový váleček, automechaniky přezdívaný „prasátko“. Jeho dva písty, roztahované tlakem brzdové kapaliny, přímo ovládají horní část brzdových čelistí, jimž automechanici neřeknou jinak než páky. V dolní části brzdových čelistí jsou použity klíče. Zpět při poklesu tlaku brzdové kapaliny jsou čelisti vráceny soustavou pružin.
Výhodou bubnových brzd je v porovnání s kotoučovými jejich vhodně zvolený ovládací převod, který vyžaduje od řidiče menší ovládací síly na pedál brzdy v porovnání s brzdovým systémem s kotoučovými brzdami. Bubnové brzdy tak byly mnohem výhodnější ve spojení s brzdami bez posilovače. Dne však mají posilovač brzd všechna auta. Z dnešního pohledu je největší výhodou bubnových brzd používaných na zadní nápravě větší odolnost a spolehlivost.
Zatímco o bubnových brzdách majitelé moderních aut skoro nevědí, ty kotoučové občas vyžadují nějakou tu péči. Největším problém starších aut, řekněme z 90. let, které používaly kotoučové brzdy na zadní nápravě, bylo jejich zatuhávání. Ve většině případů se rovněž pojily s parkovací mechanickou brzdou. Velmi často se stávalo, že parkovací brzda prostě nebrzdila. Proto i v některých vozech se kombinují bubnové brzdy na zadní nápravě s kotoučovými.
Zejména na levnějších automobilech mají proto bubnové brzdy i dnes své místo. Dále, že zadní náprava se na celkovém brzdném účinku vozidla podílí přibližně 30 procenty, není u aut s běžnými jízdními výkony nezbytně nutné nahrazovat na zadní nápravě osvědčené bubny kotouči.
V praxi zůstávají součásti bubnových brzd: prasátko (brzdový váleček), pístky, pacičky a obložení, samostav, ruční brzda a regulační mechanismy. Důležité je dodržovat servisní pokyny: výměna lanka ruční brzdy, kontrola těsnosti a stavu pístků, vyčištění závitů táhla, správné utažení kol a pravidelná výměna dílů podle opotřebení.
Pro náhradní díly a kompletní sady pro bubnové brzdy nabízí široký program výrobce Winkler, který zahrnuje brzdové bubny, čelisti, sady čelistí, obložení a brzdové klíče. Nabídka pokrývá díly pro značky DAF, Iveco, MAN, Mercedes, Renault, Scania a Volvo.
Brzdy bubnové zůstávají důležitým tématem pro nákladní vozidla, přívěsy a některé speciální konstrukce, kde je vyžadována odolnost a spolehlivost i na zadní nápravě. Pro ilustraci, některé vozy kombinují přední kotoučové brzdy a zadní bubnové brzdy, což ukazuje funkční rozložení brzdného účinku a specifické konstrukční řešení vozidel.
How Drum Brake Work ? It is Very Easy Bro,,
Základní pojmy a součásti bubnové brzdy
Čelisti bubnové brzdy (paky) mají tvar půlměsíce a na jejich stranách je naneseno brzdové obložení. Bubnová brzda se skládá z bubnu upevněného k náboji, který rotuje s kolem. Důležitou funkcí bubnové brzdy je ruční brzda, která se ovládá vnějším mechanismem, nejčastěji páčkou na palubní desce. Během demontáže bubnu lze posoudit stav brzdových komponentů a zjistit, zda je třeba výměny.
Při sešlápnutí brzdového pedálu se pružina nebo písty v brzdovém válci roztáhnou a čelisti se přitlačí k vnitřní straně bubnu. Pístky jsou utěsněny gumovými prachovkami; při poškození dochází k úniku brzdové kapaliny a snižuje se tlak v systému. Základní nastavení čelistí se provádí automaticky pomocí samostavu, za předpokladu, že je lanko ruční brzdy úplně uvolněné.
Vzhledem k teplotním výkyvům a znečištění může docházet k zatuhnutí prasátka a k přibrzdění či nebrzdění. Při výměně je potřeba povolit samostav, zkontrolovat závity táhla, vyměnit samojisticí matice a nastavit počet zubů západky podle typu vozidla. Pro správnou funkci ruční brzdy a parkovacího mechanismu je důležité dodržet pravidla údržby a správné upevnění dílů.
Historicky bubnové brzdy nabízejí výhodu nižší potřebné síly na pedál díky vhodnému převodu a také dobré krytí bubnem proti vlivům prostředí. Moderní auta ale často disponují posilovačem, a tak se výhody bubnových brzd ve spolehlivosti a odolnosti projevují hlavně na zadní nápravě u některých vozidel a při specifických provozních podmínkách.
Praktické tipy pro údržbu a výběr dílů
- Pravidelně kontrolujte stav ruční brzdy a závěsových mechanismů.
- Vyměňujte lanko ruční brzdy podle typu vozidla a DIN 6799 (Seegerova pojistka).
- Před demontáží bubnu očistěte závity táhla a připravte potřebné nářadí, včetně správných čelistí a pák.
- Kontrolujte těsnost a funkčnost prasátka; v případě úniku brzdové kapaliny proveďte výměnu prasátka i paken.
- dbejte na správné nastavení čelistí po montáži a na pravidelnou výměnu obložení a čelistí podle nájezdu.
Shrnutí výhod a nevýhod bubnových brzda
- Výhody: odolnost, spolehlivost, snadné napojení ruční brzdy, lepší krytí bubnu, nižší požadavek na sílu pedálu u starších systémů.
- Nevýhody: vyšší tepelné ztráty, nižší účinnost při vysokých teplotách, obtížnější chlazení, delší brzdný dráh při zátěži.