Первым тормозным механизмом была деревянная колодка, в которой водитель толкал колесо рычагом. Затем достижения привели к появлению в мире поясной версии. Гибкая металлическая лента огибает барабан и при натяжении замедляет его вращение.
Революцию 1902 года осуществил ныне известный Луи Рено. Именно он изобрел барабанный тормоз. Прошло более 100 лет, но принцип его работы практически не изменился. При нажатии на педаль (или рычаг) внутренняя колодка останавливает барабан, который вращается вместе с колесом.
Интересно, что примерно в это же время появились дисковые тормоза, которые мы считаем более современными. Их запатентовал англичанин Фридрих Вильгельм Ланчестер. Однако изначально такие механизмы прижились только в автогонках и авиационной промышленности. Гражданским машинам главное преимущество новинки – улучшенное охлаждение – было просто не нужно из-за их малой скорости.
Кроме того, открытые диски быстро загрязняются, что снижает эффективность и требует частой замены колодок. Дисковые тормоза стали популярными во второй половине 20-го века, с улучшенными фрикционными материалами и, конечно же, с более быстрыми автомобилями, но барабанные тормоза начали изнашиваться из-за перегрева.
Дисковые тормоза делятся на два типа: плавающие суппорты и фиксированные суппорты. Первый представляет собой кронштейн и встроенный в него один или два поршня. Нажатие на колодку изнутри диска одновременно приводит в движение кронштейн, прижимая внешнюю колодку к диску.
Эта система компактна, проста, легка, недорога и позволяет получить так называемый отрицательный плечо приработки (важно для переднеприводных автомобилей). Поэтому его применяют на большинстве современных автомобилей.
Однако фиксированные суппорты в основном устанавливаются на мощные автомобили. Поршни здесь находятся с обеих сторон тормозного диска. Конструкция более жесткая и может охватывать большую площадь диска. И реакция на нажатие педали при такой схеме более живая.
Про охлаждение
Когда автомобиль замедляется, его кинетическая энергия преобразуется в тепло. Нагрев также создает дополнительную нагрузку на компоненты тормозной системы. И самое простое оружие против этого — противовоздушный поток.
Для охлаждения тормозов современные автомобили имеют воздуховоды в бамперах и панелях кузова. Также в гоночных автомобилях на ободах колес иногда устанавливаются специальные лопатки (турбовентиляторы), выполняющие роль вентиляторов в сочетании со сложной системой трубок принудительного охлаждения.
Если говорить о технологиях, то можно выделить три основные, привычные для коммерческих автомобилей: вентиляционные каналы, канавки и отверстия в тормозных дисках. Вентилируемый диск состоит из двух «блинчиков» с системой каналов между ними.
Когда колесо вращается, воздух циркулирует внутри колеса и охлаждает диск. Однако для быстрых спорткаров канавки и отверстия скорее аддитивны. Они не только отводят тепло, но и помогают удалить с диска скользкую грязь и композитную стружку от изношенных накладок.
Про материалы
Основной материал тормозных дисков – чугун. Он износостойкий и обладает хорошими фрикционными свойствами. Однако есть и много недостатков. Основными недостатками являются большой вес и большая теплоемкость, которые, хотя и кажутся удобными, при высоких температурах (выше 400°С) могут коробить или деформировать диски. А это недопустимо в высокоскоростных автомобилях.
На помощь пришли композитные материалы – появились карбоново-керамические тормоза. Хотя сырье не очень дорогое, процесс производства очень сложен, трудоёмок и дорог. Но эта игра стоит свеч. Такие диски весят вдвое меньше чугунных, поглощают больше кинетической энергии, «съедают» часть неподрессоренной массы, не боятся высоких температур и при этом невероятно изнашиваются стойкий. Основным недостатком углеродной керамики является то, что ее необходимо нагревать до рабочих температур (около 400°С). Это означает, что пока система холодная, педаль тормоза будет жестче, что снизит эффективность замедления.
Важно не путать композитные тормозные диски и колодки с деталями из чистого углерода. Они также существуют и используются только для гоночных автомобилей. Они дороже и изнашиваются гораздо быстрее, но фрикционные свойства у них самые высокие, проявляющиеся при очень высоких температурах (свыше 700°С). Поэтому во время прогрева круга пилот должен тщательно прогреть не только шины, но и тормоза.
Тормоз Торричелли
К интересным разработкам в области тормозных систем можно отнести так называемый тормоз Торричелли, предложенный несколько лет назад шведско-американской компанией Autoliv.
Система названа в честь итальянского учёного, который, среди прочего, изобрел барометр и разработал теорию атмосферного давления. Тормоза Torricelli состоят из вакуумного насоса, блока управления и металлической пластины с электроприводом, расположенной в нижней части автомобиля. При резком торможении электроника вбивает пластину в асфальт и электрический разряд «приклеивает» ее к асфальту. Такая система сокращает тормозной путь автомобиля на 40% (!) без ущерба для курсовой устойчивости.
Электронные помощники
Конечно, в современных автомобилях тормоза не только механические, но и электронные. Плюс со штатной АБС все только начинается.
Одной из полезных систем является электронное распределение тормозов. Задача EBD – индивидуально подобрать давление каждого механизма для обеспечения равномерного, безопасного и, главное, максимально эффективного торможения машины независимо от распределения веса по оси или траектории движения машины.
Brake Assist активируется в случае экстренного торможения. Помогает сократить тормозной путь автомобиля на 15-20% как? Ученые обнаружили, что в аварийной ситуации люди часто нажимают на педаль быстро, но не со всей силой. Там помощник сам повышает давление в системе до тех пор, пока не сработает АБС.
Иногда вообще не требуется никакой человеческой реакции. Комплекс оптических датчиков, радара и камер отслеживает ситуацию, а электроника предупреждает водителя в случае потенциальной аварии. Вы получили какую-нибудь реакцию? Автомобиль автоматически замедлится или полностью остановится.
Допустим, удар действительно произошел. После этого тормоза снова сработают, и вышедшая из-под контроля машина больше не налетит на другое препятствие.
Но это крайности, а вообще компьютеры даже научили сушить тормоза. Вы этого даже не почувствуете, но когда вы встряхнете дворник, система несколько раз проведет колодку по диску, чтобы удалить влагу с фрикционной поверхности.
Электроника также входит в мир бездорожья. Например, тормозной путь на рыхлой дороге может сократиться из-за блокировки передних колес на короткое время. Под передними колесами появляется так называемый тормозной клин, и шины фактически соскабливают кучу грязи перед собой, чтобы задействовать тормоза против них.
К этой же категории помощников относятся системы помощи при спуске и подъеме, а также электронная система имитации блокировки дифференциалов (EDS), которая подтормаживает пробуксовывающие колеса и перераспределяет тягу в стороны с оптимальным сцеплением.Masu.
Тормоза по проводам
Все ведет к тому, что в будущем не будет никакой механической связи между педалью тормоза и колесным механизмом. Эта технология называется тормозом по проводам (BBW). Сигнал фактически проходит по проводу. Водитель просто дает команду, и колодка сжимается исполнительным механизмом.
Основные преимущества полностью электронной тормозной системы:
- Более быстрый отклик и более короткий тормозной путь по сравнению с гидравликой;
- Легкий, компактный и простой в установке, поскольку в нем нет гидравлических линий;
- Регулируемый ход и усилие педали тормоза;
- Вибрации в педали нет;
- Полная синхронизация работы со всеми электронными помощниками;
- Усилия, необходимые для обслуживания, уменьшаются.
Оригинальные системы BBW устанавливаются на заднюю ось современных автомобилей Формулы-1 и согласно правилам безопасности должны быть оснащены предохранительным гидравлическим контуром, который немедленно срабатывает в случае отказа электронного оборудования.
Хотя рабочие модели полностью электронного торможения уже существуют, инженерам еще предстоит решить множество проблем с их реализацией. Начинается оно с поиска батарейки для питания системы, а заканчивается банальным недоверием человека к электронному разуму.
Больше интересных статей здесь: Новости.
Источник статьи: Автопроизводители удивляют нас инновационными материалами, гаджетами и умными подвесками.