руководство по ремонту

История развития тормозной системы автомобиля


Лошадиный привод

Необходимость в тормозной системе появилась вместе с появлением транспорта. Тяжелые повозки оснащали колодками и тормозными системами, так как лошадь, даже маститая, не всегда быстро могла остановить экипаж.

Технология была незамысловатой: к деревянному колесу прижимался брусок (колодка-башмак) из такого же материала. Делалось это при помощи рычажного механизма, прямо к ободу. Но конструкция была эффективна только в сухую погоду. А вот неожиданный дождь грозил крутыми виражами и кучеру, и пассажиру, особенно на горных серпантинах.

Ленточные тормоза

На смену деревянным колодкам пришел более продвинутый механизм, тормозной элемент переехал с обода на отдельно вращающийся элемент - барабан, почти как в «Поле чудес». Он был прочно связан со ступицами или осями. Но не стоит думать, что те барабаны были похожи на задние тормоза «Жигулей» вашего дедушки.

Объект нашего повествования являл собой примитивнейший элемент. Поверх барабанов натягивался тканевый ремень, который пропитывали различными смолами. Прижимное давление давал тот же самый рычажный механизм, рычаг тянули вверх, и лента плотно обхватывала барабан, создавая фрикционное усилие.

В 1899 году на машине Готлиба Даймлера были установлены тормозные механизмы с деревянным барабаном и стальной лентой. Кстати, первые специальные тормозные материалы для сухопутных машин были изготовлены именно для ленточных тормозов: Герберту Фруду приписывают изобретение первых тормозных лент из фрикционной смеси на основе волоса и битума.
Такое устройство требовало частой подтяжки и замены рабочего элемента. Как альтернативу ремню использовали стальной трос или жестяной лист, тормозивший деревянный барабан.



Но даже такое решение не стало "панацеей" ведь лента из стали легко поддавалась коррозии и износу. С другой стороны, такой механизм тормозил в любую погоду, и достаточно эффективно. Ленточные тормоза в массовом автомобилестроении прожили не так уж и долго, не задержавшись на автомобилях даже до Первой мировой войны. Справедливости ради отмстим, что в качестве стояночного тормоза их век был дольше, кроме того, такой принцип торможения использовался в ряде АКПП.

Тормоза нового типа

Если говорить о прорывных технологиях в тормозостроении, то инновационный продукт был создан Вильгельмом Майбахом в самом начале XX века. Он предложил свое видение в составе гоночного автомобиля Mercedes Simplex 40НР, который оснастил прообразом дисковых тормозов. Механизм торможения осуществлялся следующим образом: ролики прижимали неподвижный стальной диск к торцу барабана, закрепленного на задней оси автомобиля. Но свидетельств того, что такие тормоза получили широкое распространение, нет. Да и сама технология не стала особо популярной.

А настоящим отцом «современных» тормозных систем признан Луи Рено, который в 1901 году представил широкой общественности тормозную систему нового типа, на основе полукруглых колодок, расположенных внутри барабана. Тогда изобретатель выпустил продукт, который дошел до наших дней практически без изменений, нс считая появившихся фрикционных накладок, второго рабочего цилиндра и механизма саморегулировки.

Отказ от ручного привода

Начало XX века отметилось бумом на нововведения в области тормозных технологий. Тогда появились педальный привод и передние рабочие механизмы. В качестве фрикционного материала для накладок предложили использовать смесь асбеста и фенолформальдегидных смол.

Но первым автомобилем, оснащенным педальным тормозом, стал Oldsmobile Curved Dash 1901 года, рабочим элементом системы в нем выступала лента.

Сегодня исследователи пытаются установить, кто же выпустил самый первый автомобиль, оснащенный тормозами на обеих осях. Мы примкнем к большинству, которое отдает пальму первенства голландскому автомобилю Spyker 60 HP 1902 года. На задней части автомобиля имелись барабаны на каждой ступице, а передний механизм затормаживал карданный вал.

Дисковые тормоза

Несмотря на то что дисковые тормоза были известны еще с XIX века, так как применялись в промышленности, история автомобильных дисковых тормозов началась в 1902 году, их запатентовал англичанин Уильям Ланче-стер, примерно в то же время оформили патент и на барабанные тормоза. А серийно на автомобили дисковые тормоза стали ставить даже раньше, чем барабанные.
До Ланчсстсра на практике адаптировать дисковые тормоза для автомобилей не получалось, что было связано с малой площадью контакта рабочих поверхностей, в отличие от барабанных тормозов. Законы физики действовали тогда очень хорошо, и малая площадь контакта порождала необходимость в больших прижимных усилиях для достижения схожей эффективности с барабанными или ленточными системами. С подобными тормозами мог бы сладить только очень могучий водитель - исполин.

Сказывают, что Лан честер подсмотрел идею у велосипедных дисковых тормозов, которые были распространены в то время, также ходили слухи, что он попросту умыкнул чужую идею, так как работал в Патентном бюро и подозрительно часто что-либо оформлял на себя.
Как бы то ни было, первым автомобилем, примерившим дисковые тормоза, стал Lanchester 12НР Tonneau 1901 года. Располагались они только на задней оси. Оказалось, что 12-сильный гоночный болид тормозит куда эффективнее, чем аналогичные автомобили с ленточными тормозами, сам механизм выдерживает большие усилия, а тепло отводится достаточно эффективно. Но массового применения система не получила, в первую очередь из-за дорог, которые были в основном грунтовыми. Грязь очень быстро уничтожала дорогие колодки.

Электромагнитные тормоза

А сейчас ломаем стереотипы! Сегодня дисковые тормоза считаются самыми продвинутыми, электромобилям пророчат великое будущее, а в тормозных системах планируют применять электромагнитный привод. Футурологи в восторге. Благодаря нашей статье футурологи знают, что дисковые тормоза появились раньше барабанных. Но знают ли футурологи, что электромобиль появился раньше автомобиля с ДВС? И что совсем непостижимо для сознания - электромагнитный привод тормозов появился раньше гидравлического? Кажется, автопром возвращается в прошлое либо развивается по спирали.

Так вот, мало того, что Майбах не был первым, кто пытался прижать к барабану тормозную колодку в виде диска, первым это сделал Элмер Амброуз в 1898 году. Так еще и оснастил дисковыми тормозами он электромобиль! А самое интересное, что тормоз был электромагнитным. К поверхности тормозного диска пружины прижимали тормозные диски-накладки, а для растор-маживания конструкции применялись электромагниты. Для остановки достаточно было убрать питание с тормозов, и машина останавливалась.

Такая конструкция может считаться еще более ранним вариантом дискового тормоза, чем майбаховская, ведь колодки прижимались с двух сторон к барабану в форме диска и к тому же срабатывали при отключении питания, что являлось важным шагом в направлении повышения безопасности движения.

Гидропривод и вакуумный усилитель

Как мы говорили ранее, XX век был богат на изобретения в области компонентов торможения. Тогда же появились гидропривод и вакуумный усилитель. Первым автомобилем, который получил гидропривод, был Duesenbcrg Model А 1921 года, интересно то, что его разработал Малкольм Локхидеще в 1918-м. В начале 60-х годов гидросистема была поделена на контуры - передние и задние, что сделало се сильно надежнее.

В поисиах идеальной пары

Появившиеся компоненты дали старт широкому применению дисковых тормозов. Но, как и все новое, они не отличились массовостью и быстрым распространением. Ведь эти механизмы выделяли больше тепла в отличие от барабанных тормозов, что создавало проблемы с сочетанием существовавшей тогда тормозной жидкости. Она просто не подходила по своему составу. В состав жидкости входили спирт и растительные масла, при сочетании с низкой температурой кипения она создавала воздушные пробки в системе и резко снижала эффективность тормозов. А приобретение усилителя вставало пользователю в копеечку. Новой эрой для дискового механизма стали 50-е годы, когда технологию на вооружение принял Jaguar.

Любопытно, что нет единого мнения о том, на какой автомобиль первым установили дисковые тормоза в современном понимании. Есть лишь несколько вариантов: одни утверждают, что впервые компонент был установлен на Jaguar ХК120, вторые, что на Jaguar С-Туре. Впрочем, оба высказывания могут быть верными, ведь вторая модель является гоночной модификацией первой. По всей видимости, шли эксперименты с оснащением автомобиля, так как за спицами колес можно рассмотреть диски и суппорты, хотя более поздние модели были все так же на барабанах. Возможно, новый тип тормозов предлагался в качестве дополнительной опции.

Тормозные пионеры

Первым американским серийным автомобилем, оснащенным передним дисковым механизмом, стал Studebaker Avanti, модель выпускали всего полгода с середины 1962 года до конца 1963-го, а серия составила менее шести тысяч экземпляров. В Европе передние тормозные диски прижились раньше, появившись на революционном Citroen DS 1955 года. Задние дисковые тормоза в массовый автопром принес Fiat 124 1966 года.

Развитие тормозных систем

Отметим, что барабанные тормоза начиная с 50-х начали все больше уходить на второй план. Колодки не обеспечивали равномерного прилегания, не выносили слишком большого давления, качественного охлаждения естественным путем было достичь нелегко. Такие колодки оставались прерогативой бюджетных автомобилей - внедорожников и пикапов. Имеются в виду автомобили, вде было возможно сэкономить практически на всем или там, где были важны высокий ресурс и защищенность от грязи.

А вот дисковые тормоза развивались активно. Увеличивались сила и равномерность прижатия колодки к диску, для чего в суппортах устраивались по два, четыре, даже шесть или восемь поршней. Также стали максимально облегчать рабочий механизм для снижения неподрсссоренных масс. Для современного обывателя уже не в новинку составные конструкции, где в состав диска входит чугун, а ступица выполнена из стали или алюминия. В спортивной индустрии появились термоустойчивые системы на основе углерода и керамики.

Сегодня тормозные системы идут по пути технологического совершенствования, следуя тенденции наращивания качества и делая продукт максимально безопасным. Технические усовершенствования, такие как ESP, TCS, EBD, обещают вскоре отменить человеческий фактор и помочь сделать движение автономным.

А. Федоткина, журнал Автокомпоненты