Zavorni bobni: zakaj se avtomobilska industrija (domnevno) vrača v preteklost?

Ravno v času, ko se zdi, da so bobnaste zavore postale del zgodovine – z izjemo malih mestnih avtomobilov –, se ta tehnologija vrača v ospredje. In razlogov za to je več kot dovolj, tudi z uporabniškega vidika.

NASLOVNA (foto: Profi Media) Profi Media
12. 10. 2022

Napredek (v avtomobilski industriji) pomeni, da vsi segmenti avtomobila vseskozi doživljajo evolucijo v prid večji varnosti, udobju, boljši ekonomiji … Skoraj neverjetno pa je, da bi stare tehnologije začele doživljati renesanso in se vračati v novi preobleki. Še posebej nelogično se zdi, da lahko do česa takega pride na področju varnosti oziroma varnostnih elementov. A s prebojem električnih avtomobilov se dogaja prav to.

Kolutne zavore so vselej veljale za najboljšo izbiro, saj omogočajo učinkovitejše zaviranje, zlasti pri izrazitejših in dolgotrajnih obremenitvah. Prav zato jih dirkalni avtomobili uporabljajo že desetletja, del serijske opreme pa so tudi v športnih in prestižnih modelih. V običajnih avtomobilih so del serijske opreme na obeh oseh šele zadnjih nekaj let, mestni avtomobili pa še danes uporabljajo zavorne bobne za zaviranje koles, sploh na zadnji osi. Se pa zato po drugi strani vse več proizvajalcev odloča za ponovno uporabo zavornih bobnov v električnih avtomobilih.

Tovrstne zavore imajo sicer nekaj slabosti, ki so povezane predvsem s segrevanjem. Zavorni bobni delujejo tako, da zavorni valj, ki se nahaja znotraj zaprte jeklene »kletke« oziroma bobna, potisne par ukrivljenih kovinskih plošč s torno obrobo ob notranji rob bobna. Trenje, ki ob tem nastane, poskrbi, da se kolo začne ustavljati, a sistem se zaradi trenja začne močno segrevati, prav zaradi zaprtosti sistema pa se potem zelo počasi ohlaja.

Hkrati lahko prihaja do korozije bobnov ali zavornih oblog, kar vodi do večje obrabe materiala oziroma vsaj začasno zmanjšane zavorne moči, v skrajnem primeru pa se lahko sistem tudi »sprime«, kar pomeni, da se zavorne obloge in boben spojijo, kolo pa preprosto zablokira. To se zgodi ob dolgotrajnem mirovanju, v najhujšem primeru pa je potrebna celo menjava bobnov in zavornih oblog – četudi je na slednjih še dovolj torne obloge.

Preberite še: 70 let kolutne zavore - Hitro naprej, če gre dobro 'nazaj'

Nekatere izmed navedenih slabosti sicer zadevajo tudi kolutne zavore, sploh korozija, ki utegne biti celo hujša, saj je sistem, natančneje ploščice in kolut, precej bolj izpostavljen zunanjim elementom, zaradi česar je na drugi strani zagotovljeno precej boljše hlajenje, kar pomeni, da pri hujših obremenitvah zaradi možnosti lažjega prezračevanja pozneje in težje pride do pregrevanja – zlasti če so na vozilo nameščene visokozmogljive zavorne ploščice in koluti, izdelani iz kompozitnih materialov ali keramike.

Elektrika izniči desetletja stare slabosti

Zdi se torej, da so kolutne zavore najboljša opcija, vsaj dokler se ne bo pojavila nadomestna tehnologija, ki bo na tem področju pomenila pravo revolucijo. Te pa za zdaj še ni na vidiku in je verjetno še lep čas tudi ne bo (razen, seveda, nadzora zavor). A tudi kolutne zavore se bodo morda kmalu poslovile ali pa se bo njihov delež na trgu vsaj občutno zmanjšal. Proizvajalci avtomobilov so namreč začeli z nameščanjem bobnastih zavor na električne avtomobile in eden izmed avtomobilov s to »novostjo« je tudi Volkswagen ID.3, pri katerem je zavorne bobne moč najti na zadnji osi.

Vse skupaj se zdi precej ironično, zlasti ob dejstvu, da so električni avtomobili po zaslugi baterij precej težji od klasičnih avtomobilov s termičnimi motorji. Zaradi tega so v teoriji zavore pri vsakodnevni uporabi bolj obremenjene. Praksa pa kaže nekoliko drugačno sliko – da bi jo razumeli, je treba poznati nekatera načela delovanja električnih avtomobilov.

V želji po tem, da bi proizvajalci zagotovili čim večji doseg električnih avtomobilov, namreč praktično vsak sodoben električen avtomobil (ne pa vsi!) omogoča intenzivno rekuperacijo oziroma regeneracijo električne energije. To v praksi pomeni, da je hitrost premikanja vozila mogoče nadzorovati zgolj s stopalko za »plin«. Ob sprostitvi pritiska se namreč sproži obraten proces kot pri pospeševanju, saj elektromotor s svojim delovanjem začne zavirati pogonska kolesa, namesto termične energije, ki bi ob mehanskem zaviranju s trenjem šla v nič (ali le v pregrevanje komponent), pa se kinetična energija pretvarja v električno in shranjuje v baterijski sklop. Na ta način se seveda podaljša avtonomija vozila.

Za primerjavo naslednji podatek: če sem z Volvom XC-40 Recharge, o katerem boste na straneh avtomobilskih testov lahko brali v prihodnji številki, na poti od Solkana do Planice (razdalja znaša dobrih 110 kilometrov) porabil kar slabih 40 odstotkov zmogljivosti baterije, sem jih na isti relaciji na poti nazaj le nekaj več kot 10 odstotkov. V precejšni meri je na večjo porabo seveda vplivala večja nadmorska višina Planice, zaradi česar sem se na poti tja večino časa vzpenjal in elektromotor tako priganjal nekoliko bolj. Na poti nazaj se je cesta večino časa spuščala, zaradi česar elektromotor ni porabljal električne energije, temveč jo je z rekuperacijo celo vračal v baterijo. To pa je počel tako intenzivno, da sem na celotni poti morda le enkrat ali dvakrat pritisnil stopalko za zavoro.

Tako zmogljivi so bolj ali manj vsi tovrstni sistemi na trgu (pri čemer nekateri omogočajo tudi dvo- ali večstopenjsko regulacijo delovanja, kar pomeni, da je pomoč elektromotorja ob zaviranju lahko nekoliko manjša), a kar je v povezavi s tem besedilom bistvenega pomena, je dejstvo, da so zavore skoraj na vsej poti ostale neobremenjene. Pri tem naj omenim, da je bil tempo vožnje povsem običajen oziroma v skladu s tempom drugih voznikov, zavore pa bi tako moral uporabiti šele v primeru intenzivnega zaviranja v nepričakovanih okoliščinah oziroma v izogib nesreči.

Preberite še: Srbija dobila novo tovarno, ki jo bo še močneje postavila na evropski avtomobilski zemljevid. Tu so prve podrobnosti

Čeprav je omenjeni avtomobil (ki je bil zasnovan na platformi, namenjeni termičnim motorjem) opremljen s kolutnimi zavorami, bi recimo na zadnjo os brez zadržkov lahko namestili tudi bobnaste zavore. Mimogrede, bobnaste zavore so v primerjavi z diskastimi na enaki površini celo nekoliko bolj zmogljive, saj imajo večjo naležno oziroma torno ploskev. Hkrati so sodobni zavorni bobni izdelani iz boljših materialov, zaradi česar je tudi manj možnosti, da bi blokirali, prav tako pa so tudi lažji.

Zadnje zavore so namreč že pri običajnih avtomobilih precej manj obremenjene, zato jih proizvajalci lahko, ne da bi ogrozili varnost potnikov (jasno, v okviru kolikor toliko normalne vožnje), še vedno nameščajo na manjše, cenejše in lažje avtomobile. Podatki kažejo, da med intenzivnim zaviranjem na zadnji del avtomobila »pade« le med 20 in 40 odstotkov teže vozila, s preostalo težo pa se mora boriti sprednji del. Pri električnih avtomobilih je ta delež lahko še precej manjši.

Bolje tudi za denarnico

Drugi dejavnik je seveda cena. Izdelava bobnastega zavornega sistema je namreč precej cenejša kot izdelava kolutnih zavor. Sistem je namreč precej bolj enostaven od tistega, pri katerem je osrednji del (v večini primerov) jeklen kolut z zavorno čeljustjo, z njim pa je tudi nekoliko lažje rokovati. In ker so komponente, iz katerih je takšen sistem sestavljen, nekoliko cenejše, je posledično za zavore manj obremenjujoče tudi vzdrževanje tovrstnega sistema ter njegova izdelava.

Krajši so tudi servisni intervali tovrstnih zavor. Po podatkih podjetja Continental iz leta 2020 naj bi namreč servisni interval za bobnaste zavore znašal kar 150.000 kilometrov. In prav Continentalov sistem lahko najdemo tudi v Volkswagnu ID.3. V praksi to pomeni, da bi se povprečen voznik brez skrbi vozil vsaj prvih šest ali celo sedem let. Zavorne obloge v bobnih se namreč med delovanjem ne dotikajo sten bobna, medtem ko se zavorne ploščice diskastih zavor lahko tudi malenkostno dotikajo kolutov.

S tem povzročajo tudi malenkost večji kotalni upor, ki pa je pri električnih avtomobilih za zdaj še vedno zelo nezaželen pojav, manjša odpornost diskov na korozijo (verjetno ste že opazili površinsko oksidacijo na diskih vozila, ki je bilo dva ali tri dni po dežju parkirano na istem parkirnem prostoru) pa ta pojav še okrepi.

Čeprav zavorni bobni veljajo za starejšo rešitev kot koluti, pa se, nekoliko presenetljivo, bolje obnesejo v kombinaciji z nekaterimi sodobnimi elementi. V takšne sisteme naj bi bilo namreč nekoliko lažje vgraditi komponente, povezane s parkirno zavoro. Posledično ročna zavora ne potrebuje ločenega sistema, kar še dodatno pripomore k zniževanju stroškov izdelave in tudi k manjši teži avtomobilov. Prav teža je namreč ena izmed večjih težav električnih avtomobilov, zato je vsak prihranek na tem področju dobrodošel. Volkswagnov oziroma Continentalov sistem je bil sicer že v osnovi razvit z idejo, da bi vanj vgradili parkirno zavoro.

Kolutne zavore so danes superiorna rešitev v avtomobilski industriji in verjetno bodo prisotne še dolgo, vsaj na avtomobilih s termičnimi motorji, verjetno pa tudi pri električnih avtomobilih. Njihovih prednosti, zlasti ko je treba zavirati v sili, preprosto ne gre zanemariti. Prednosti, ki jih prinašajo bobnaste zavore v povezavi z električno gnanimi avtomobili, pa na drugi strani preprosto ni mogoče spregledati. V prihodnost zato ne bodite presenečeni, če bo vaš električni avtomobil, podobno kot pred 30 leti, na sprednji osi opremljen s kolutnimi zavorami, ki so bolj zmogljive v ekstremnih okoliščinah, na zadnji pa z bobnastimi zavorami. Takšna rešitev je namreč pri zmerni moči in teži vozila (očitno) optimalna.