Тормозная система

Первые тормозные системы применялись на гужевом транспорте. Лошадь разгоняла повозку до больших скоростей и сама не справлялась с ее остановкой. Первые механизмы тормозили само колесо посредством ручного рычага или системы рычагов. Деревянная колодка прижимала колесо, затормаживая его. В сырую погоду это было неэффективно. Тормозной механизм прошел серьезную эволюцию. Наибольшее развитие в разработке тормозных систем произошло с появлением автомобиля.

Первые автомобильные тормоза были барабанные, за много лет они не сильно изменились и широко используются до сих пор. Современные автомобили комплектуются более эффективными дисковыми тормозами. Дисковые тормоза — не новое изобретение. В 1902 г. в Англии доктор Ланчестер запатентовал проект дискового тормоза. Эти тормоза устанавливались на одноименный автомобиль Lanchester с 1906 по 1914 г. Однако по причине низкой эффективности этих первых дисковых тормозов о них на время забыли. Первые автомобили имели один тормоз на заднюю ось. Отдельные тормоза на каждое колесо появились в 20-х годах 20 века. Дисковые тормоза вернулись во время второй мировой войны и использовались в авиации, в конструкции посадочного шасси. В 1952 г. дисковые тормоза стали применять на спортивных автомобилях, а четыре года спустя – на серийных машинах. В 1958 г. первые диски появились на Citroen DS19. В США долгое время устанавливали дисковые тормоза на престижные и дорогие автомобили, и только в конце 60-х такие тормоза стали появляться на автомобилях более низкого класса.

Барабанные тормоза и сейчас встречаются на автомобилях. Как и дисковые, они имеют ряд достоинств и недостатков, которые определяют область их применения. Барабаны дешевле и проще в производстве. Их часто устанавливают на заднюю ось (вспомните ВАЗы), задние дисковые тормоза до сих пор на ряде машин остаются лишь опцией. Барабаны имели преимущество перед ранними дисковыми тормозами еще и потому, что конструктивно обладают эффектом механического самоусиления. Благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает прижатие к нему задней колодки. Этот эффект способствует многократному увеличению тормозного усилия, передаваемого водителем, и повышает тормозящее действие при усилении давления на педаль. Простота, дешевизна и низкие требования к тормозным системам в наше время сводятся на нет одним очень важным обстоятельством. Поскольку при торможении кинетическая энергия посредством трения тормозных колодок о барабан (или диск) преобразуется в тепловую энергию, необходимо эффективно рассеивать это тепло. Здесь барабанные тормоза проигрывают дисковым, поскольку рассеивают тепло не слишком хорошо потому, что фрикционные накладки находятся внутри барабана. Такой серьезный недостаток приводит к целой цепи проблем. Чрезмерный нагрев вызывает деформацию барабана. Это приводит к тому, что тормозные накладки прилегают к нему неравномерно. Все это снижает тормозящее действие (особенно при частых торможениях). Поэтому на скоростных машинах барабанные тормоза даже сзади уже не встретить. Применение алюминиевых или недеформируемых усиленных стандартных барабанов, использование более широких и длинных накладок позволяют несколько решить эти проблемы, но тогда уходят все достоинства барабанных тормозов: низкая цена, простота изготовления, а результат не сильно заметен. К внедрению дисковых тормозов привело увеличение скоростных возможностей автомобилей. Сначала такие тормоза заняли свое место в передних колесах, что обусловлено большими нагрузками на передней оси, возникающими при торможении. Теперь и сзади их можно встретить все чаще. Дисковые тормоза рассеивают тепло намного лучше, чем барабанные. И сам диск, и крепежная скоба для крепления тормозных механизмов, и тормозные колодки открыты для доступа воздуха. Свободный обдув тормозов исключает снижение тормозящего действия. Но диски не имеют эффекта самоусиления, как барабанные тормоза, что налагает повышенные требования к усилителю тормозов. В качестве «минусов» можно упомянуть более высокую стоимость производства и более быстрый износ фрикционных накладок из-за большего давления при торможении. В качестве одного из основных достоинств дисковых тормозов можно упомянуть их меньший вес в сравнении с барабанными, а это одна из главных составляющих неподрессоренных масс, борьба за снижение которых ведется производителями по всем фронтам. Были даже не совсем обычные решения. Так, на автомобиле Jaguar E-type тормоза переместили из задних колес к дифференциалу, и тем самым их вес вошел в состав подрессоренных масс, снизив неподрессоренные.

Вес тормозного диска не менее важен для его качественной работы, чем диаметр и конструкция. Связано это с такими характеристиками, как теплоемкость и теплоотдача. Есть еще один аспект влияния веса тормозов на управляемость транспортного средства. И хотя он имеет отношение больше к мототехнике, чем к автомобилям, о нем стоит упомянуть. Существует так называемый гироскопический эффект. Он заключается в том, что чем больше масса вращающегося тела, тем сложнее ее вывести из равновесия. Для мотоцикла, например, это означает, что более легкое переднее колесо легче слушается руля, чем тяжелое, и не требует больших усилий для совершения маневра. Особенно это касается маневрирования на высоких скоростях. При больших нагрузках любое дополнительное препятствие может вымотать водителя.