История развития тормозной системы автомобиля реферат

Обновлено: 02.07.2024

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.

В том же 1902 году Луи Рено, представил несколько иную конструкцию тормоза: колодки полукруглой формы располагались внутри полого барабана и были прижаты к его внутренней поверхности. На сегодняшний день под барабанным тормозом понимают именно такой вариант. Сначала колодки были чугунными, но потом на них ста ли делать накладки из более износостойкого материала на основе асбеста. Барабанные тормозные механизмы в практически неизменном виде просуществовали до 40-50 годов ХХ века в качестве основного и практически единственного типа тормозных механизмов на автотранспорте. Барабанные тормоза работали достаточно эффективно, но при интенсивных нагрузках перегревались и как следствие автомобиль замедлялся гораздо медленнее. Концом эпохи механических тормозных систем стал 1918 год, когда Малькольм Лоугхэд придумал гидравлическую систему. Данная система стала активно использоваться с 1920 года на люксовых автомобилях, а чуть позже на всех автомобилях. Кроме того, начиная с конца 1910 годов тормозами стали в обязательном порядке снабжать все колёса — и передние, и задние. Впоследствии выяснилось, что торможение автомобиля с передними тормозными механизмами более эффективно. Первым производителям, который стал устанавливать гидравлическую дисковую тормозную систему, был Chrysler. В 40-х годах произошло существенное улучшение в конструкции барабанного тормоза. Появились механизмы с двумя раздельными гидроцилиндрами, двумя ведущими колодками и системы вакуумных усилителей, наступает эра двух контурных систем. В этот же период происходит значительный рост мощности автомобилей, при несущественном изменении тормозной системы, производители столкнулись с ее низкой эффективностью. Решением этой проблемы стало появление в конце 50-х годов дисковых тормозных механизмов. Конструкция такого механизма проще, компактнее, легче и имеет автоматическую регулировку зазора между тормозным диском и колодками. К производителям мототехники технология дисковых тормозов пришла в 1962 году. Скутер Lambretta TV175 Series 3 считается первым 2-колесным транспортом с дисковыми тормозами.

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.

В данной работе рассматривается история, классификация тормозных систем и принципиальные схемы их конструкций, проведён анализ типовых конструкций тормозных механизмов устанавливаемых на современных автотранспортных средствах.

Содержание

Введение
История, классификация и развитие тормозных механизмов…………….4
Схемы и описание конструкций тормозных механизмов………………. 11
Заключение
Список используемых источников

Вложенные файлы: 1 файл

Курсовая работа.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕТСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ

Курсовая работа к кандидатскому экзамену

д-р техн. наук, профессор

История, классификация и развитие тормозных механизмов…………….4

Схемы и описание конструкций тормозных механизмов………………. 11

Список используемых источников

Тормозная система - предназначена для снижения различных скоростей движения или полной остановки транспортного средства. Во время стоянки позволяет удерживать транспортное средство от самопроизвольного движения.

Состояние с безопасностью движения автотранспортных средств настоятельно диктует необходимость исследования опасных режимов движения, одним из самых опасных можно считать процесс торможения.

Подтверждением тому могут служить данные о ДТП в России и других странах мира. Так по состоянию на 2012 год в России в результате ДТП получило ранение более 200 тыс. человек и 30 тыс. погибло. Материальный ущерб исчисляется миллиардами рублей [1].

Вместе с тем, дальнейшее развитие народного хозяйства страны невозможно без постоянного увеличения объема перевозок, что неизбежно влечет за собой повышение интенсивности и скорости движения автотранспортных средств, тем самым, усложняя и без того тяжелое положение с безопасностью.

История, классификация и развитие тормозных механизмов

Системы тормозов включают в себя два элемента:

1) Тормозной привод;

2) Исполнительные механизмы.

Классификация тормозных механизмов:

а) Конструктивное исполнение рабочих элементов – колодочное исполнение, где рабочий элемент в виде колодки взаимодействует с поверхностью (наружной или внутренней) барабана. Ленточное – рабочие элементы лента (гибкая) взаимодействует на барабаны. Дисковое – рабочий элемент диск, на него взаимодействует колодка в форме сегмента.

б) Характер приводного усилия – закрытые (под действием постоянной силы пружины, веса груза и т.п.), открытые (когда привод включается то замыкается, а размыкается под действием силы размыкания) и комбинированные (совокупность открытых и закрытых приводов).

в) Принцип действия - автоматические и управляемые.

г) По своему назначению – стопорные (останавливают движение), спускные тормоза и регуляторы скорости.

Во время эксплуатации различают как служебные и экстренные (аварийные). Служебные служат для преднамеренной остановки и регулировки скорости движения в движении. Экстренное торможение служит для предотвращения аварийных ситуаций до максимального замедления транспорта.

Рассмотрим часть эволюционной цепи в развитии тормозных механизмов. Первые тормоза возникли на повозках. Тормозилось само колесо за счет взаимодействия систем рычагов. Колодка из дерева с определенной силой прижималась к наружной поверхности обода (колеса), что приводило к уменьшению окружной скорости и следовательно уменьшению скорости самой повозки. Отрицательным фактором на данный механизм сказывалась сырая погода, 50% потеря эффективности. При возникновении разнообразного транспорта механизм торможения претерпевал серьезным изменениям.

На первых автомобилях (например, К.Бенц) применялись колодочные тормоза, в качестве материала торможения была кожа. Эффективность не высокая, кожа быстро истиралась, и во время эксплуатации приходилось много раз менять материал торможения. В настоящее время на велосипедах используется данный вариант торможения, но более усовершенствованный. Колодки выполнены из металла, а накладки из фрикционного материала более стойкого к тепловым нагрузкам. Располагают по бокам обода.

В 20-е века транспортные средства достигали высоких скоростей (более 100 км/ч), из - за чего стала необходимость в разработки наиболее эффективной тормозной системы. Самыми первыми механизмами торможения стали - барабанные тормозные системы (они используются на современных транспортных средствах до сих пор). Принцип работы – колодки полукруглой формы прижимались к внутренней поверхности барабана (барабан чугунный). Колодки изначала были сделаны из чугуна, но потом стали делать из более износостойкого материала – асбеста.

В начале первых десятилетий использовалась конструкция тормоза в виде фрикционной ленты охватывающей тормозной барабан по всей поверхности. Барабанные механизмы взяли верх по сравнению с ленточными за счет своей эффективности и долговеч ности.

Долгое время существовали барабанные тормозные механизмы и им не было ни каких конкурентов вплоть до 50 – 60-х годов. Во время их существования только претерпели системы приводов начиная от тяг, шкивов, заканчивая тросами. Со второй половины 30-40 годов становится в силу гидравлическая система привода, в которых через систему трубок разных длин заполненных жидкостью (растительное масло) действовали давлением на приводящие тормозные механизмы. Для снижения усилия на педали служили сервоприводы.

Считалось, что тормоза на передней оси приводили к неустойчивой управляемости. При условии правильной регулировки тормоза на передней оси оказались очень эффективными в управлении при торможении. К концу 10 и в начале 20-х годов тормозами стали снабжать все оси транспорта.

В 40 – 50 гг стали значительно повышаться скорости транспортных средств из-за значительного увеличения мощностей двигателей.

Помимо усовершенствования приводных механизмов (гидровакуумных усилителей) стали совершенствоваться и сами тормозные элементы. Первое улучшение в конструкции тормоза барабанного стало появление гидроцилиндра с двумя колодками (ведущими). Ранее гидроцилиндр был один, раздвигал сразу обе колодки, что было очень неэффективно.

Вес транспорта с мощностями все рос и рос, тормозные механизмы существенно перегревались и теряли свою эффективность. Необходимо было придумать, как более эффективней отводить тепло. К этому решению пришел материал из алюминия (который имел более высокую теплопроводность, а следовательно и теплоотдачу), в дальнейшем еще для более эффективной теплоотдачи этот материал приобрел оребрения (стала больше суммарная площадь поверхности теплоотвода).

Во время эксплуатации тормозные колодки изнашиваются и плохо прижимаются к поверхности барабана, что приводит к уменьшению эффективности торможения. Что бы этот недостаток устранить был введен дополнительный механизм в виде экцентрика. Позволяющий во время эксплуатации немного смещать оси тормозных колодок, полностью восстанавливая их контакт с барабаном при торможении. Эти механизмы нуждались в постоянной регулировке, при этом было невозможно добиться равномерного торможения всех колес. Исключение этой проблемы стало введение в конструкцию гидроцилиндра, обеспечивающих компенсацию износа колодки (самоподвод). Ушла регулировка тормозов, повысилась безопасность.

В 50 – 60-е года тормозные возможности транспортных средств не успевали за ростом мощностей двигателей (в США это явно сказывалось), была гонка за более мощную и быструю технику.

Поэтому в этих годах конструкторы стали придумывать принципиально новые тормозные механизмы – дисковые тормозные механизмы. Колодки (фрикционные сегменты) стали прижиматься не к внутренней поверхности барабана, а к наружной поверхности диска (материал чугун). По конструкции был намного проще, легче, дешевле в материале, компактнее, безопаснее, чем барабанные механизмы.

Несмотря на малую площадь соприкосновения колодок был очень эффективен за счет равномерного прижатия колодки к поверхности диска. Проще в обслуживании (проще в замене колодок), усилие на колодках неограниченно (в барабанных все зависит от жесткости самого барабана).

Теплоотвод в дисковых тормозах лучше, так как воздух спокойно циркулирует между диском и поверхностью колодки. Для более лучшего охлаждения существуют вентилируемые диски, они разделены перемычками, воздух может спокойно попадать внутрь диска и еще эффективнее отводить тепло. Задние тормоза могут быть не вентелируемые, так как они не вырабатывают очень большого тепла.

Явным плюсом дисковых тормозов является самоочищение от воды, грязи, и продуктов износа. При его вращении вся грязь сбрасывается с рабочих поверхностей не ухудшая торможение в отличии от барабанного механизма.

Самым главным преимуществом дисковых механизмов пред барабанными является стабильность характеристик большие возможности в регулировке при работе, что приводит к более лучшему торможению, а следовательно к высокой безопасности движения.

С дисковой конструкцией тормозной системы сложнее организуется привод стояночного тормоза, что приводит к долгому пользованию барабанных тормозных механизмов на задних осях транспортных средств. Также в качестве стояночного тормоза может использоваться отдельно барабанный тормозной механизм.

Дисковые тормоза по сравнению с барабанными выделяют значительно больше тепла, что была причиной позднего массового внедрения дисковых тормозов. При использовании более ранних конструкций дисковых тормозов рабочая жидкость (растительные масла), при длительном торможении приводило к закипанию в гидроприводе, образованию пробок из пара, что приводило к провалу педали и ухудшению эффективности торможения, безопасность уменьшалась. Появление высококипящей гликолевой жидкости привело к массовому применению дисковых механизмов. Применение старых масел (тормозных жидкостей) было полностью исключено.

В качестве минусу в дисковых тормозах, можно сказать, что они из за своей открытости подвержены внешним факторам (погодным условиям, грязи и т.д.). Все продукты износа и грязь попадающая на рабочую поверхность диска могут быстро привести к негодности. Если диск очень тонок то он слабо рассеивает тепло и в экстремальных ситуациях при больших нагрузках может треснуть. Необходимо тщательно следить за износом диска и в случае предельного состояния заметить на новый.

В случае использования задних дисковых тормозных механизмов использование стояночного тормоза при отрицательной температуре воздуха необходимо исключить, так как часты случаи примерзания колодок к диску. Барабанный механизм лучше герметизирован и как правило меньше подвержен этому.

Изначально дисковые тормоза устанавливали, как правило, и на переднюю, и на заднюю ось. В частности, именно так поступала фирма Fiat. По мере того, как дисковые тормозные механизмы входили в широкий обиход и становились, доступны хотя бы как дополнительное оборудование на сравнительно недорогих автомобилях, стали появляться и тормозные системы с передними (как более важными и эффективными) дисковыми и задними барабанными тормозами, несмотря на очевидную несбалансированность.

Существовали различные конструкции дисковых тормозных механизмов — двух- и четырёхпоршневые, с неподвижной и плавающей скобой, вентилируемые, и так далее.

Впоследствии и до настоящего времени конструкция дисковых тормозов принципиально не менялась.

Дисковые тормоза на всех колёсах стали стандартным оборудованием большинства легковых автомобилей на Западе уже к концу 80-х годов.

На тяжёлых автомобилях — в первую очередь грузовиках и автобусах, а также на очень больших легковых производства США — долгое время использовались барабанные тормозные механизмы, особенно в задних тормозах, так как у них проще увеличить мощность тормозного механизма за счёт наращивания площади колодок — для этого наряду с диаметром просто увеличивают ширину барабана. С тормозными дисками же, увеличить мощность тормозного механизма возможно лишь за счёт роста их диаметра, который ограничен размерами ободов колёс. Поэтому получается, что барабанный тормозной механизм можно сделать намного мощнее в абсолютном выражении за счёт большой площади колодок, несмотря на его меньшую относительную эффективность по сравнению с дисковым.

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

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.

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

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.

Первые тормозные системы появились сразу же после изобретения лошадиной повозки. Даже в Римской империи колесницу останавливали с помощью рычага и деревянной колодки, которую прижимали к колесу. В сухую погоду система работала прекрасно, правда колодки быстро стирались. Во время дождя эффективность таких тормозов стремилась к нулю. Позже колодки начали устанавливать по двум сторонам от колеса, а на самих колодках появились кожаные накладки.

Колодки на паровозе. На первых паровозах тоже пользовались колодочной системой: деревянное бревно-рычаг прижимали к колесу, постепенно замедляя движение. В 1804 году изобретатель Ричард Тревитик собрал прототип паровоза — это была паровая карета с механическими ручными тормозами. Карета ездила по кольцевой железной дороге, соревнуясь в скорости с лошадьми.

Колодки на машине. Когда в конце 1890-х братья Мишлен выпустили каучуковые покрышки, деревянные колодки просто перестали работать.Во время торможения мягкая резина сразу же стиралась. Поэтому инженерам пришлось искать другие способы для остановки.

Ленточный тормоз. Проблему остановки каучуковых покрышек решали так: на колесе закрепляли тормозной барабан. Снаружи барабана закрепляли металлическую ленту и натягивали её с помощью системы механических рычагов. Чтобы затормозить, водитель тянул рычаг в кабине, лента затягивалась вокруг барабана — автомобиль останавливался. Считается, что такую концепцию ленты-троса, обмотанного вокруг барабана придумал Даймлер в 1899 году.

Эта конструкция не прижилась. При подъеме на холм, лента часто распускалась и переставала стягивать колесо — машина запросто могла скатиться вниз. Кроме того, лента легко перегревалась и быстро изнашивалась. На открытый механизм попадала грязь и вода с дороги, поэтому такие тормоза меняли каждые 200-300 километров. Какому покупателю понравится такой интервал замены? К концу 1910-х почти все автопроизводители отказались от этой системы.

Схематичное изображение ленточного тормоза: лента окружает барабан и затягивается при нажатии на рычаг. Фото: Википедия

В 1910 году автопроизводители полностью спрятали тормозной механизм внутрь самого барабана. Чугунные колодки заменили на накладки на основе асбеста. Грязь и пыль перестали быть помехой, колодки стирались гораздо медленнее — интервал замены увеличился до 1,5—2 тыс. километров.

Одна из моделей Renault, на которую устанавливали первые в мире барабанные тормоза — в качестве эксперимента

Появление тормозной жидкости. Усилие от водителя к тормозам раньше передавалось механическим способом. Педаль тяжело выжималась, разные колеса замедлялись неравномерно, водители теряли управление при торможении. Проблему решила гидравлическая система: к каждому колесу подходили шланги, через которые специальная жидкость под давлением сдавливала колодки.

Первые версии гидравлических систем протекали, отверстия для залива жидкостей закрывала сыромятная кожа, которая высыхала и сжималась. А любая протечка приводила к отказу тормозов. К тому же жидкость внутри замерзала в холодное время. К 1931 гидравлическими тормозами пользовались только несколько компаний Dodge, Desoto и Plymouth.

Тридцатые-сороковые годы стали пиком автомобилизации во всем мире. Количество грузовых, легковых автомобилей и техники увеличивалось в разы. Вместе с этим росло число и производителей автокомпонентов. Так, в 1944 году японская компания Nisshinbo запустила производство фрикционных материалов.

Дисковые тормоза. В пятидесятые годы спортивные машины уже могли разгоняться до 200 км/ч, а большинство массовых машин стали более тяжелыми. Старая барабанная колодочная система не справлялась и сильно нагревалась. Поэтому автопроизводители обратились к старой разработке — дисковым тормозам, которые сдавливали не барабан, а железный диск на ступице.

Дисковые тормоза на самом деле появились раньше барабанных — идею запатентовал Фредерик Ланчестер в 1901 году. Только в то время не было подходящих материалов — медные накладки, сжимающие тормозной диск, издавали истошный визг. Уменьшить шум получилось с помощью асбестовой облицовки, которая и использовалась на таких тормозах до 1980-х годов.

Асбестовые волокна использовали во фрикционных смесях с 40-х годов прошлого века. Это дешевый материал, с хорошим коэффициентом трения, но к концу восьмидесятых комиссия ООН признала его вредным для здоровья людей и окружающей среды. Найти на замену асбесту другое вещество с такими же свойствами было не так-то просто.

С 1978 Nisshinbo вместе с Girling Ltd. работали над выпуском колодок без асбеста для дисковых тормозов коммерческих автомобилей. Вместо асбеста компании использовали стальные волокна, мелкие абразивные компоненты и медь.

Тормозные системы. Еще одно глобальное улучшение появилось в начале 70-х — Chrysler выпустила модель Imperial с антиблокировочной системой тормозов. Дальше на автомобилях появлялись системы и ассистенты вроде ESP, TCS, EBD, но сам принцип работы тормозной системы не менялся.

Что сейчас и в будущем

Все открытия, связанные с тормозами, сделаны довольно давно — в начале и середине двадцатого века. Эти системы используются до сих пор. Но торможение напрямую влияет на безопасность, поэтому производители тормозных систем постоянно работают над новыми улучшениями.

Внедрение электроники. Электронные системы помогают убрать механическую связь между педалью и тормозами. После нажатия на педаль, блок управления сам определяет, какое усилие передать суппортам. Такие системы умеют адаптироваться под стиль вождения и менять ход педали подстраиваясь под водителя.

Доработка колес. Continental выпустила прототип, где вместо стандартного тормозного диска на ступице колеса, используется огромный обод. А суппорт находится внутри обода. Такая система весит меньше привычных нам дисковых тормозов.

Эволюция материалов и компонентов. Производители постоянно экспериментируют с новыми материалами, увеличивая стабильность и уменьшая вес колодок.

Nisshinbo здесь не исключение. Каждая смесь — это комбинация от 10 до 25 ингредиентов, которую технологи тщательно подбирают для каждой модели колодки.

Весь процесс разработки, включая испытания, длится в течение одного-двух лет.

Наши инженеры работают и над формой компонентов. Чтобы минимизировать скрип и шумы колодок: мы уменьшили площадь соприкосновения колодки с диском, повысив тем самым давление в зоне контакта. А чтобы в процессе износа колодки эффект не пропадал, скос имеет J-образный профиль. С шумом помогает бороться и диагональный паз на самой колодке.

Почти все наши накладки — органические, без асбеста и стального волокна. Колодки с такими добавками более склонны к появлению трещин. Предотвратить это помогает именно диагональный паз.

Тормозные системы все время меняются: инженеры ищут новые способы для остановки автомобилей, а производители тормозных компонентов работают над комфортом торможения, уменьшают вес деталей, совершенствуют тормозные составы и конструкции компонентов. И это действительно важно: чем лучше работает система торможения, тем выше безопасность водителя и пассажиров.

Читайте также: