Тормоза

Тормоза придумали не трусы, а очень смелые люди. Дело в том, что раньше, когда в телеги запрягали волов и других низкоскоростных «тягачей», в тормозах не было необходимости. Сами животные тянули и, когда это было необходимо, останавливали повозки. Но, когда человек начал использовать лошадь, ситуация несколько изменилась. Являясь более быстрым животным, лошадь позволяла разогнать повозку до больших скоростей и порой уже не справлялась эффективно с ее остановкой. Так появилась необходимость в тормозах. Поначалу первое, что приходило в голову, – сделать тормозной механизм на само колесо. То есть посредством ручного рычага или системы рычагов деревянная колодка прижимала колесо, подтормаживая его. Понятное дело, в сырую погоду такой способ был малоэффективен. Собственно тормозной механизм прошел серьезную эволюцию, и нет смысла описывать все ее стадии. Самый большой толчок в разработке тормозных систем наступил с появлением автомобиля. Первыми настоящими автомобильными тормозами стали барабанные, и надо сказать, что за много лет они сильно не изменились. И по сей день «барабаны» верой и правдой служат на наших машинах. Но сейчас все больше современных автомобилей комплектуются более эффективными – дисковыми тормозами.

Однако, как ни странно, дисковые тормоза отнюдь не новое изобретение. Первое упоминание о дисковом тормозе датируется началом прошлого века. В 1902 г. в Англии доктор Ф. В. Ланчестер запатентовал проект дискового тормоза. Эти тормоза устанавливались в одноименном автомобиле Lan-chester с 1906 по 1914 г. Однако по причине низкой, в сравнении с барабанными, эффективности этих первых дисковых тормозов о них на время забыли. Надо сказать, что первые автомобили имели один тормоз на заднюю ось. В качестве примера можно упомянуть легендарный Ford T. Отдельные тормоза на каждое колесо появились только в 20-х годах прошлого столетия. Дисковые же тормоза вернулись лишь во время Второй мировой войны и использовались в авиации, в конструкции посадочного шасси. В 1952 г. дисковые тормоза стали применять на спортивных автомобилях и лишь 4 года спустя – в серийных машинах. Так, в 1958 г. первые «диски» появились на серийном Citroen DS19. В США долгое время производители устанавливали дисковые тормоза на престижные и дорогие автомобили, и только в конце 60-х такие тормоза стали появляться на автомобилях более низкого класса.

«Диски» и «барабаны»
Барабанные тормоза и сейчас часто встречаются на автомобилях. Как и дисковые, они имеют ряд достоинств и недостатков, которые зачастую определяют область их применения. «Барабаны» по-прежнему дешевле и проще в производстве. Их часто устанавливают на заднюю ось (вспомните ВАЗы), а на Западе 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 быстро повышает тормозящее действие при усилении давления на педаль. Простота, дешевизна и низкие требования к системам управления тормозами в наш стремительный век сводятся на нет одним очень важным обстоятельством. Поскольку, как многим должно быть известно, при торможении кинетическая энергия посредством трения тормозных колодок о барабан (или диск) преобразуется в тепловую энергию (т. е. тормоза нагреваются), необходимо эффективно это тепло рассеивать. И вот тут барабанные тормоза проигрывают дисковым, поскольку рассеивают тепло не слишком хорошо. Это происходит потому, что фрикционные накладки находятся внутри барабана. Такой серьезный недостаток приводит к целой цепи проблем. Чрезмерный нагрев может вызвать деформацию барабана. Это, в свою очередь, приводит к тому, что тормозные накладки прилегают к нему неравномерно. Все это снижает тормозящее действие (особенно при частом оттормаживании). Вот почему на скоростных машинах барабанные тормоза даже сзади уже не встретить. Применение оребренных алюминиевых или недеформируемых усиленных стандартных барабанов, использование более широких и длинных накладок позволяют несколько снизить эти проблемы, но тогда уходят все достоинства барабанных тормозов: низкая цена, простота изготовления и т. п., а результат не так уж сильно заметен. К повальному 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. А 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 практически исключает снижение тормозящего действия. Но вот «диски», как правило, не имеют эффекта самоусиления, как барабанные тормоза, что налагает повышенные требования к усилителю тормозов. В качестве «минусов» можно также упомянуть несколько 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 конструкторы переместили тормоза из задних колес к дифференциалу, и тем самым их вес вошел в состав подрессоренных масс, снизив неподрессоренные. Однако стоит сразу оговориться, что вес тормозного диска не менее важен для его качественной работы, чем диаметр и конструкция. И связано это с такими серьезными характеристиками, как теплоемкость, теплоотдача и т. п. Но есть еще один интересный 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 следующее: более легкое переднее колесо значительно 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 быстро вымотать водителя.

Текст: Даниил Шургальский