История развития тормозных систем
Появление транспорта повлекло за собой появление первых тормозных систем. Впервые они стали применяться на повозках запряженными лошадьми. Торможение происходило посредством ручного рычага или системы рычагов, которые воздействовали прямо на колесо. Колодка прижимаемая к колесу была деревянной, иногда — с обитой кожей поверхностью. Эффективность такой тормозной системы сильно ухудшалась в дождливую погоду.
Эволюция не обошла стороной и тормозной механизм. Появление в 1768 году первого автомобиля, а в 1885 году первого мотоцикла открыло новую эру развития таким механизмам. Первые автомобили использовали тот же самый колодочный тормоз, что и конные экипажи. Обитые кожей тормозные колодки быстро изнашивались, и на протяжении поездки порой приходилось несколько раз менять кожаные накладки. Современный вариант этого механизма используется на некоторых моделях велосипедов, правда колодки изготавливают из металла, а накладки — из фрикционного материала, и располагают их по бокам от обода колеса. Их эффективность также несколько снижается в дождливую погоду. На более дорогих моделях велосипедов моделях используют дисковые тормоза, эффективность которых не зависит от погодных условий. К началу XX века серийные легковые автомобили стали развивать скорость более 100 км/ч, что сделало жизненно необходимым наличие эффективной тормозной системы. В 1902 Уильям Ланчестер запантетовал дисковые тормоза. В этой конструкции медные колодки соприкасались с тормозным диском, при этом раздавался сильный скрип. Благодаря «великолепному» звуковому сопровождению эта тормозная система не получила широкого распространения, что привело к появлению тормозных механизмов барабанного типа.
Ленточный тормоз Даймлера представляет собой гибкую металлическую ленту, охватывающую снаружи тормозной барабан.
На мотоцикле передний дисковый тормоз появился в 1965 году, когда инженеры Honda представили легендарный мотоцикл Honda CB750 Four. Конструкция дисковых тормозов обладает рядом существенных преимуществ: простотой обслуживания, лучшим охлаждением, применением практически неограниченным тормозным усилием на колодку (при барабанной конструкции ограничивается прочностью барабана) , самоочищением (от грязи, воды, продуктов износа), стабильность рабочих характеристик в широком температурном диапазоне. К недостаткам можно отнести более сложную конструкцию стояночного тормоза, значительное выделение тепловой энергии. Но с появлением гибридных автомобильных силовых установок выделяемая тепловая энергия перестала является недостатком, т.к. преобразуется в электрическую. Развитие тормозных систем тяжелого грузового транспорта и техники специального имеет свои особенности. На грузовиках (автопоездах), автобусах используются барабанные тормозные механизмы. Это обусловлено относительной простотой увеличения мощности тормозного усилия за счет увеличения площади колодок за счет ширины и диаметра барабана. Таким образом, абсолютная мощность барабанного тормозного механизма больше, несмотря на то, что относительная эффективность ниже. Для тяжелой техники так же характерно использование пневматического привода тормозной системны. Преимуществом такого привода является неограниченная величина рабочего тела и его дешевизна (атмосферный воздух), более низкие требования к герметизации рабочих трубопроводов, возможность подключения к тормозной системе буксируемого прицепа, дополнительные возможности использования компрессора.
К недостаткам пневмосистем относят: достаточно большое время срабатывания удаленных компонентов системы, сложность конструкции, большая масса, повышенная вероятность выхода из строя системы при отрицательных температурах окружающей среды. Увеличением скоростного режима современных большегрузных транспортных средств повлекло за собой применение в них дисковых тормозных систем. В технике специального назначения часто используется ленточный тормозной механизм, в котором барабан обжимается лентой (например в тракторе Т-130) Современная история развития тормозных систем дало нам такие усовершенствование как антиблокировочная система тормозов ABS (Anti-lock Braking System), она была разработана фирмой Bendix и впервые появилась на автомобиля марки Imperial корпорации Chrysler в 1971 модельном году как дополнительное (опциональное) оборудование . Антиблокировочная система в свою очередь дала возможность применения таких систем как: система курсовой устойчивости ESP (Electronic Stability Program), система позволяющая избежать пробуксовки колес TCS (Traction Control System), электронная система распределения тормозных сил EBD (Electronic Brake Distribution), система усиления экстренного торможения Brake Assist и другие. В настоящее время происходит постоянное совершенствование тормозных систем транспортных средств передвижения, результатом которого становится рост активной безопасности. Однако наиболее важным фактором безопасности, как и во все времена, остаётся поведение водителя.
Источник
История тормозной системы
Необходимость тормозной системы, как не отделимой части движущегося транспортного средства, появилась, пожалуй, с изобретением колеса. Первые повозки с запряженными в них лошадями порой не могли останавливаться вовремя, и на колеса стали устанавливать деревянные бруски, управляемые рычагами, которые несли функцию тормозных колодок.
Бруски терлись непосредственно об обод колеса, что было очень неэффективно, скажем в дождливую погоду. Иногда брусок затягивали лоскутками кожи, что давало больше преимуществ, однако оставалось все равно довольно примитивным средством для остановки движущегося транспорта. Прогресс не стоит на месте и вместе с изобретением двигателя внутреннего сгорания и использования резины для производства шин в автомобилях стало понятно, что без усовершенствования тормозной системы автомобильный прогресс не будет таким стремительным.
В начале ХХ века автомобили развивали скорость до 100 км в час и эта скорость, определенно, нуждалась в хорошей остановке. Уже в 1902 году Уильям Ланчестер предложил прототип дисковых тормозов с металлическим тормозным диском и медными тормозными колодками. Однако на тот момент у этой системы был очень существенный недостаток-ужасный скрип, издаваемый этой системой.
Именно этот фактор способствовал тому, что дисковые тормоза появились в широком обиходе значительно позже. Гораздо более широкое распространение в начале века приобрел так называемый барабанный тип тормозов, Который в свою очередь делился на 2 типа. Первый предложил Даймлер (ленточный тормоз),где гибкая металлическая лента обтягивала тормозной барабан и посредством системы рычагов останавливала автомобиль. Эти тормоза широко использовались на автомобилях Ford в приводе не движущем автомобиль.
Второй тип тормозной системы, все в том же 1902 году, предложил известный автомобильный конструктор и создатель мирового автогиганта Renault Луи Рено. Он предложил разместить тормозные колодки внутрь тормозного барабана и при помощи системы рычагов колодки прижимались о внутреннюю сторону барабана.
Надо отдать должное изобретению французского инженера ,так как его система используется и в современных автомобилях (например Nissan Note в последнем поколении укомплектован задними барабанными тормозами). В эксплуатации ленточные тормоза оказались не самым лучшим решением, так как их часто заклинивало и сама лента очень быстро изнашивалась, что приводило к замене ленты и самих барабанов каждые 100-200 километров.
Именно по причине своей надежности уже с 1910 года большинство автопроизводителей стали применять на своих автомобилях тормозную систему барабанного тормоза, где тормозная колодка была закрыта от лишней влаги и грязи внутри тормозного барабана. Именно тогда стали применять асбест в основе самой фрикционной смеси тормозной колодки. Очень интересным фактом является то, что система барабанных тормозов применялась практически без изменений до пятидесятых годов на всех автомобилях того времени. Начиная с середины двадцатых годов, тормоза начали устанавливать на переднюю и заднюю оси (примечательно то, что до этого времени машины тормозили только передними тормозами).
Примечательным является тот факт что передние тормоза приводились в действие нажатием ножной педали. а задние «подтормаживали» при помощи рычага. В 1919 году «Испана Сюиза» продемонстрировала модель где тормоза задние и передние приводились в действие нажатием одной педали, и в последствии это стало настолько популярным, что уже в 1924 году эта система распространилась на недорогие американские модели «Фордов» и «Плимутов». 1928 год знаменателен тем, что впервые была применена гидравлическая система, которая выгодно отличалась от системы механических тросов, кода при остановке автомобиля нужно было применять внушительную физическую силу.
Система была запатентована Малкольмом Локхидом, который предложил использовать гидравлику в системе. Тормозные компоненты приводились в действие гидравлической жидкостью, которая под давлением передавала импульс от педали к колодке. До появления первой тормозной жидкости в систему заливалось растительное масло.
Эта система в последствии претерпела некоторые изменения, связанные с усовершенствованием самих материалов (кожа была заменена на резиновые аналоги). В том же 1928 году был предложен вакуумный усилитель тормозов, снижающий усилие нагрузки на педаль. Однако массовое распространение эта система получила только в 60-х годах прошлого века.
До этого времени усилители работали только на люксовых автомобилях. Но неумолимый прогресс не стоит на месте — двигатели становятся все мощнее, требования к управляемости становятся выше, и необходимость в еще более высокоэффективных тормозах становится неоспоримой. В 50-х годах автомобили в скоростных показателях подбирались к 200 км в час и при длительных и резких остановках с высоких скоростей механизмы тормозной системы перегревались и теряли эффективность. Инженеры предложили поменять материал самого барабана, заменив его на алюминиевый, с применением чугунных колец, что давало возможность улучшить отвод тепла без потери эффективности.
Очень важным новшеством стало использование гидроцилиндров, которые по мере износа колодки помогали регулировать эффективность изношенной тормозной барабанной колодки. Они обеспечивали автоматический подвод изношенной колодки на нужное расстояние необходимое для торможения. Однако все эти меры были не очень эффективны ,так как к середине 50-х,начале 60-х годов очень увеличились динамические характеристики автомобилей.
Редко какая машина была менее 100 л.с. и менее 6 цилиндровым двигателем ,а по сути конструкция тормозов была начала века. Именно поэтому в начале 60-х годов стали использовать новый принцип тормозной системы- дисковый. Где в основу торможения был заложен принцип прижима тормозных колодок к тормозному диску. Такой механизм используется и в современных автомобилях. Этот механизм заметно проще барабанного и намного легче регулируется зазор износа. Такие тормоза гораздо проще в эксплуатации — замене дисков и колодок.
Они открыты, что дает возможность им быстрее охлаждаться. При использовании вентилируемых тормозных дисков охлаждение тормозной системы становится еще более интенсивным. Другим очень важным плюсом дисковой тормозной системы является то, что она самоочищается от грязи, воды и пыли-продукта износа тормозных колодок.
На сегодняшний день система дискового тормозного механизма не потерпела глобальных изменений, однако появились разновидности в суппортах. Это могут быть одно-, двух- или несколько поршневые системы с неподвижной и плавающей системой. В настоящее время тормозная система терпит технические усовершенствования, такие как ESP, TCS, EBD. Это достаточно важные вещи в системе активной и пассивной безопасности, однако, как и на заре автомобилестроения очень многое продолжает зависеть от непосредственно самого водителя.
Источник
Эволюция тормозных систем — от рычага до вентилируемых дисков
16.11.2017 Автор: Мастер Сервис 1313
“Тормоза придумали трусы” — говорят некоторые любители погонять, проскочить на мигающий сигнал светофора и пощекотать нервы себе и окружающим. Только почему-то и они предпочитают затормозить перед препятствием и не слишком торопятся на скользкой или ухабистой дороге.
Начало ХХ века: рычаг и лента
Тормоза придумали не трусы, а осмотрительные инженеры. Причем задолго до появления автомобилей даже в самом примитивном виде. Самые-самые простые тормозные механизмы использовали на гужевом транспорте — лошади разгоняли экипаж до весьма приличной скорости, а вот быстро остановить его не могли. Это было особенно опасно на спусках, когда груженая повозка по инерции “догоняла” лошадей, те ускорялись и часто падали. Поэтому на конном транспорте, в первую очередь, на тяжелом, появились тормоза, работавшие исключительно за счет физической силы кучера и силы трения: с помощью длинного рычага кучер прижимал деревянную колодку к ободу или шине колеса. Приспособление, конечно, помогало лошадям, но в дождь или снег было абсолютно бесполезным.
Машина с рычажным тормозом
Рычажные системы были и на автомобилях начала ХХ века. Со временем деревянные “башмаки” заменили металлическими колодками с фрикционными накладками из кожи.
С изобретением пневматических шин появились ленточные тормоза. Механизм переместился с обода колеса на оси или ступицы. Детали тормозной системы:
- деревянный барабан;
- ремень из ткани (впоследствии — стальная лента), пропитанный смолами, который обтягивал барабан.
При торможении рычаг плотно затягивал ремень вокруг барабана, и ось останавливалась. Основной недостаток ленточного устройства — сама лента, которую нужно было постоянно подтягивать и менять.
Революционные 20-годы: барабаны и диски
Первая половина ХХ века была революционной для автомобилестроения в общем и тормозных систем в частности:
- Луи Рено в 1902 году представил тормоза с колодками внутри полых барабанов, которые устанавливались на колесо. Барабанные механизмы Рено работали, как современные: при торможении колодки расходились, прижимались к внутренней части барабанов и с помощью силы трения останавливали колесо. За сто с лишним лет механизмы мало изменились: фрикционные накладки, два поршня вместо одного, механизм саморегулировки — вот и все усовершенствования изобретения Рено.
- Тормозной рычаг “эволюционировал” в педаль.
- Одновременно с барабанными тормозами Рено Фредерик Ланчестер разработал дисковый тормозной механизм. Однако он был менее эффективным и не “дружил” с тормозной жидкостью на маслах и спиртах, у которой была низкая температура кипения: диски сильно грелись, в магистрали появлялись пробки, эффективность тормозов падала.
- В 20-х годах появился гидропривод и механический, а затем и вакуумный усилитель. Применение гидравлики позволило устанавливать тормоза и на ведущие колеса — раньше это было невозможно из-за сложной конструкции механических устройств со множеством тросов и рычагов.
- Первыми о дисковых тормозах вспомнили авиаконструкторы во время Второй мировой войны — они ставили тормозные суппорты на шасси самолетов. В 1952 году диски впервые поставили на автомобиль, а в 60-е годы дисковые тормоза запустили в серийное производство. Были популярны три варианта: передние и задние дисковые/барабанные тормоза или комбинированные: впереди диски, сзади барабаны.
Важный момент в истории тормозной системы также пришелся на 60-е годы — в это время инженеры разделили магистраль на контуры — передний-задний или по диагонали.
Дальше развиваются дисковые тормоза, а барабаны потихоньку уходят в прошлое. Электроника значительно расширила возможности современных тормозных систем: ABS, система курсовой устойчивости и некоторые другие работают в паре с тормозами.
Какой бы ни была тормозная система вашего авто — самой простой барабанной или ультрасовременной, ее основная функция — останавливать транспортное средство. Поэтому правильно обслуживать вовремя ремонтировать тормоза очень важно.
Источник
