O technicznej sprawności hamulców eksploatowanego samochodu, decyduje fachowość mechaników i jakość montowanych części. Jednak o bezpiecznym używaniu hamulców, decydują umiejętności kierowcy. Gdy są niewystarczające, może nastąpić częściowa lub całkowita utrata ich sprawności np. w wyniku przegrzania. W tym artykule autor przedstawia podstawowe zasady hamowania podczas jazdy na wprost (hamowanie na łuku, to trochę inny temat).

Siła hamowania

Wartość siły hamowania F_H koła, które naciska z siłą N na drogę (rys.1), jest opisana wzorem:

F_H=N×µ_W

Na wartość siły N, od której jak pokazuje wzór zależy wartość siły hamowania F_H, kierowca praktycznie nie ma wpływu. Siły nacisku poszczególnych kół na drogę wynikają z konstrukcji samochodu. Zmieniają się one w trakcie hamowania – przednie koła są jeszcze silniej dociskane do drogi, a tylne odciążane. Kierowca może zapewnić możliwie największa dla każdego z kół wartość siły nacisku N, przez dbałość o stan amortyzatorów.

Wielkość µ_W to tzw. współczynnik tarcia wzdłużnego o nawierzchnię drogi. Jego wartość, a więc i wartość siły hamowania F_H, jest zmienna. Zależy między innymi od: typu opony, stopnia jej zużycia, rodzaju nawierzchni, z którą styka się opona, prędkości jazdy oraz od wartości poślizgu koła przy hamowaniu.

Hamowanie przy jeździe po prostej
Z każdym hamowaniem wiąże się zjawisko wzdłużnego poślizgu koła. Jest to określona procentowo różnica pomiędzy prędkością, z którą jedzie samochód, a prędkością obwodową koła, na styku koła z drogą, wynikającą z prędkości obrotowej koła. Przykładowo, jeśli samochód jedzie z prędkością 50 km/h, ale prędkość obwodowa hamowanego koła, która wynika z jego prędkości obrotowej, wynosi tylko 40 km/h, to znaczy, że koło ma poślizg o wartości 20%.

Jeśli wartość poślizgu wynosi 0%, to znaczy, że koło obraca się bez poślizgu. Jeśli wartość poślizgu wynosi 100%, to znaczy, że samochód jedzie, ale koło nie obraca się – jest zablokowane. Zjawisko poślizgu koła, występuje też przy przenoszeniu przez oponę siły napędowej.

Wartość współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W zależy od (rys.2):
• wartości poślizgu koła PK;
• typu opony i nawierzchni, z którą opona współpracuje.

Wykresy na rys.2 przedstawiają zmianę wartości tego współczynnika dla następujących nawierzchni: 1 – suchy asfalt; 2 – mokry asfalt; 3 – sypki śnieg lub szuter; 4 – lód.
Jeśli wartość poślizgu wynosi 0%, wartość współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W, a więc również siły hamowania, jest równa zero. Dla wszystkich typów nawierzchni, z wyjątkiem sypkiego śniegu lub szutru (wykresy 1, 2 i 4 na rys.2) wartość maksymalna współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W, a więc również siły hamowania, występuje przy wartości poślizgu od 15 do 20% – punkty A-1, A-2 i A-4. Jeśli koło zostanie zablokowane, czyli wartość poślizgu równa się 100%, wartość współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W, a więc również siły hamowania, jest mniejsza od maksymalnej – punkty B-1, B-2 i B-4.

Na luźnym śniegu lub szutrze, maksymalna wartość współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W, a więc również siły hamowania, występuje dla koła zablokowanego – punkt A-3, natomiast przy wartości poślizgu ok. 20%, wartość współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W jest niższa od maksymalnej – punkt C-3.
Wnioski dla kierowców, wynikające między innymi z wykresu na rys.2, są następujące.
1. Kierowca nie zna wartości współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W dla nawierzchni, po której jedzie. Może jedynie ją przewidywać, na podstawie doświadczenia.

2. Maksymalną wartość siły hamowania kierowca może uzyskać, jeśli na wszystkich nawierzchniach, z wyjątkiem luźnego śniegu lub szutru, uda mu się utrzymać niewielki poślizg koła (teoretycznie ok. 20%), co wymaga treningu i doświadczenia. Na śniegu lub szutrze maksymalna wartość hamowania jest osiągana po zablokowaniu koła.
3. Jeśli nastąpi zablokowanie koła, wartość siły hamowania zmniejsza się, z wyjątkiem ruchu koła po luźnym śniegu lub szutrze, co jest szczególnie odczuwalne na nawierzchniach o niskich wartościach współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W (mokry asfalt, lód).
4. Im większa jest prędkość samochodu, tym wartość współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W jest mniejsza.
5. Jeśli samochód ma układ ABS, jego sterownik umie określić dla każdego koła aktualną wartość współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W, ale dopiero gdy nastąpi chwilowe zablokowanie danego koła. To rozpoznanie następuje przez określenie wartości ciśnienia płynu obwodzie hydraulicznym danego koła, przy którym nastąpiło zablokowanie koła. Układ ABS dopiero wówczas zaczyna regulację ciśnienia w układzie hydraulicznym, gdy nastąpi zablokowanie któregoś z kół. Jeśli to nie nastąpi, hamowanie samochodu z układem ABS nie różni się od hamowania samochodu bez tego układu.

6. Podczas hamowania samochodu z pracującym układem ABS, jadącego po prostej, sterownik stara się dla każdego rodzaju nawierzchni uzyskać maksymalną wartość siły hamowania, przez utrzymanie wartości poślizgu koła w zakresie, w którym jest osiągana maksymalna wartość współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W, – patrz zielony prostokąt rys.2. Jest to możliwe na wszystkich nawierzchniach, z wyjątkiem luźnego śniegu i szutru – patrz wykres 3.
7. Kierowca samochodu z układem ABS, gdy hamuje awaryjnie, powinien nacisnąć pedał hamulca jak najszybciej, zawsze z możliwie największą siłą i trzymać naciśnięty tak naciśnięty pedał przez cały okres hamowania. System ABS, aby skutecznie pracować, musi mieć szybko do dyspozycji możliwie maksymalną wartość ciśnienia, ale ona, zależy tylko od siły nacisku przez kierowcę na pedał hamulca. Układ ABS potrafi bowiem w obwodzie hydraulicznym każdego z kół(w czterokanałowym systemie ABS, obecnie standardowym), obniżyć ciśnienie od wartości maksymalnej, i utrzymać je na granicy blokowania koła, w korzystnym zakresie wartości poślizgu koła, natomiast nie potrafi podnieść ciśnienia ponad maksymalną wartość ciśnienia, jeśli jest ona za mała, aby doprowadzić do zablokowania jednego lub więcej kół, co jest konieczne, aby poznać aktualną wartość współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W, dla danego koła.
8. Kierowca samochodu z układem ABS hamując ma(!) podczas hamowania skoncentrować się na omijaniu przeszkody.

Symetria sił hamowania po obu stronach samochodu

Są samochody, które do zahamowania od prędkości 100 km/h potrzebują ok. 37 m. Są i takie, które potrzebują na to kilku metrów więcej. Kierowca, jeśli zna swój samochód, wie jak on hamuje. Ważne dla każdego samochodu jest to, aby gdy hamuje on na nawierzchni o jednakowej wartości współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W dla wszystkich kół suma sił hamowania po lewej stronie samochodu (F_HL, rys.3a) była równa sumie sił hamowania po prawej stronie pojazdu (F_HP).

Jeśli wskutek niesprawności hamulców, suma sił hamowania po lewej stronie samochodu (F_HL, rys.3b) nie jest równa sumie sił hamowania po prawej stronie pojazdu (F_HP), to powstaje moment obrotowy M_O, który powoduje, że mimo kół ustawionych na wprost, samochód sam skręca – mówimy, że samochód „ściąga” na jedną ze stron.

Jeśli samochód ma sprawne hamulce, ale koła jego obu stron są hamowane na nawierzchniach o zdecydowanie różnych wartościach współczynników tarcia wzdłużnego (np. µ_WL > µ_WP, rys.4), to suma sił hamowania po lewej stronie pojazdu będzie różna od sumy po prawej stronie pojazdu.

Jeśli kierowca samochodu bez układu ABS, ze sprawnymi hamulcami, nie zauważy, że lewe koła jadą po nawierzchni cechującej się inną wartością współczynnika tarcia wzdłużnego µ_W niż nawierzchnia, po której jadą koła prawe, to w momencie hamowania będzie zaskoczony tym, że samochód nagle skręci w stronę, po której siły hamowania są większe, wskutek wystąpienia momentu M_O (rys.4), obracającego samochód. Jeśli różnica wartości współczynników przyczepności wzdłużnej µ_W jest duża, co jest częste na drogach w zimie (na środku drogi jest pas mokrego asfaltu, ale blisko obu poboczy, są pasy nawierzchni pokrytej lodem), to przy nagłym hamowaniu samochód może zostać silnie „rzucony” w jedną stroną, a nawet może wykonać obrót wokół własnej osi. Kierowca może hamować na takiej nawierzchni, ale nie może być ono nagłe. Należy hamować, zwiększając i zmniejszając siłę hamowania, utrzymując kierownicą prostoliniowy tor jazdy.

W korzystniejszej sytuacji są kierowy samochodów z ABS-em (fot.5). Układ ten, w pierwszej chwili hamowania na nawierzchni cechującej się różnymi wartościami współczynników przyczepności wzdłużnej µ_W, nie dopuszcza do powstania różnicy sił hamowania po obu stronach pojazdu. Koła jadące po nawierzchni o większej przyczepności, są hamowane z taką samą siłą (fot.5a) jak koła jadące po drodze o niższej przyczepności. Oczywiście wydłuża to drogę hamowania, ale kierowca nie jest zaskakiwany niespodziewaną zmianą kierunku jazdy przez samochód.
Aby jednak skrócić drogę hamowania, układ ABS po rozpoczęciu pracy, tzn. po rozpoczęciu modulacji ciśnień w obwodach hydraulicznych poszczególnych kół, zwiększa stopniowo siłę hamowania przez koła jadące po nawierzchni o większym współczynniku przyczepności wzdłużnej µ_W (fot.5b). Następuje to stopniowo, a kierowca, jeśli czuje, że samochód skręca w stronę, po której nawierzchnia jest bardziej przyczepna, powinien skręcać koła w stronę przeciwną, aby powstał moment korygujący M_K, równoważący moment M_O, powodujący skręcanie samochodu.

Hamowanie samochodu, przy długim zjeździe
Ciężką próbą, nawet dla sprawnych hamulców, jest jazda w górach. Wielu kierowców, na długich zjazdach, stosuje nieprawidłową technikę jazdy (rys.6):
• zjeżdża na za wysokim biegu (wydaje się im, że oszczędzają paliwo), przez co efekt hamowania silnikiem jest niewielki;
• w miarę stałą prędkość samochodu utrzymują przez prawie ciągłe hamowanie.
Długie okresy hamowań powodują ciągły wzrost temperatury tarcz, klocków i płynu hamulcowego, oraz uniemożliwiają ich schłodzenie. Następstwem takiego stylu jazdy jest spadek skuteczności hamulców i niebezpieczeństwo zagotowania płynu hamulcowego.

Prawidłowa technika jazdy podczas zjazdu, jest następująca (rys.7):
• na odcinkach prostych bezpieczną prędkość samochodu (w ocenie danego kierowcy, zależy ona np. od jego umiejętności) należy utrzymywać przez hamowanie silnikiem, przy włączonym odpowiednio niskim biegu, który zapewnia, że silnik będzie dostatecznie silnie hamował – nie ma się co bać o silnik, bowiem jest on cały czas smarowany, a ponadto w silnikach zasilanych układami wtryskowymi benzyny, paliwo nie jest wtryskiwane do silnika prawie wcale lub w tylko niewielkich ilościach;
• dopiero przed zakrętem, jeśli jest to potrzebne, należy krótko i zdecydowanie przyhamować (ale nie ostro!), by wejść w niego z bezpieczną prędkością.
W ten sposób dajemy hamulcom na odcinkach prostych możliwość stygnięcia po jednym, a przed kolejnym hamowaniem.

Autor: Stefan Myszkowski