Тормозные системы - какие сегодня наиболее востребованы в автомобилестроении?

Дисковые тормозные системы

Первые дисковые тормоза были запатентованы в 1902 г. в Англии. Они устанавливались на автомобиль Lanchester с 1906 по 1914 г. Однако, по причине низкой эффективности о них на время забыли. Во второй раз они вернулись на рынок 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.

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 все чаще они устанавливаются и на задние колеса.

Дисковый тормоз - часть тормозной системы, которая фактически и помогает автомобилю остановиться. Главные компоненты дискового тормоза: тормозные колодки, суппорт с поршнем, ротор, крепящийся к ступице.

Тормозной диск обычно изготавливается из чугуна, но в некоторых случаях может изготавливаться из композитных материалов, таких как усиленный карбон или керамическая матрица. Он крепится на колесе или оси. Для того, чтобы колесо прекратило свое вращение, фрикционный материал в виде тормозных колодок (расположенных на тормозных суппортах) прижимается механически, гидравлически, пневматически или с помощью электромагнетизма к диску с обеих сторон. Возникающее трение замедляет или останавливает вращение диска и, соответственно, колеса.

Самый распространенный тип дискового тормоза - однопоршневой плавающий суппорт. Такой тормоз с плавающей скобой является самоцентрирующимся и саморегулирующимся. Суппорт способен скользить из стороны в сторону, двигаясь таким образом к центру каждый раз, как только начинает работать тормоз. Так как нет никакой пружины, которая отталкивает колодки от диска, колодки постоянно соприкасаются с ротором. Резиновое уплотнение поршня и любое колебание в роторе отодвигает колодки на небольшое расстояние от ротора.

Раньше автомобили обладали двух, а иногда и четырех поршневым суппортом. В настоящее время от этого отказались, т. к. однопоршневые конструкции являются более дешевыми и надежными.

В случае полного отказа основной системы торможения в автомобилях с дисковыми тормозами на всех четырех колесах устанавливается ручной тормоз. У некоторых автомобилей с дисковыми тормозами есть отдельный барабанный тормоз, встроенный в ступицу задних колес. Этот барабанный тормоз используется только аварийной тормозной системой и приводится в действие только кабелем; он не имеет гидравлики. У других автомобилей есть рычаг, который поворачивает винт, или приводит в действие кулачок, который давит на поршень дискового тормоза.

Тормоза (дисковые и барабанные) преобразуют движение в тепло, поэтому если тормоза становятся слишком горячими, это может привести к снижению их эффективности, поскольку они уже не способны отдавать большую часть тепла. Это называется отказом тормозов.

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.

Одно из основных достоинств дисковых тормозов - их меньший вес в сравнении с барабанными, а это одна из главных составляющих неподрессоренных масс, борьба за снижение которых ведется производителями.

Наиболее распространенный тип обслуживания тормозов - замена колодок. Обычно на тормозных колодках имеется металлический элемент - индикатор износа. Когда фрикционный материал стирается, индикатор износа взаимодействует с диском, издавая резкий звук. В суппорте имеется смотровое отверстие, чтобы видеть, сколько фрикционного материала осталось на колодках.

Дисковые тормоза значительно быстрее восстанавливают свою эффективность после воздействия на них воды.

Основные преимущества дисковых тормозов перед барабанными можно охарактеризовать следующими моментами:

- уменьшение тормозного пути на любом покрытии;
- равномерность тормозных усилий (в том числе, с течением времени - не изменяется площадь колодки);
- уменьшение времени срабатывания;
- снижение неподрессоренных масс;
- улучшение рассеивания тепла (важно при активном вождении, на повышенных скоростях и на горных дорогах);
- надежность;
- простота обслуживания и замены колодок.

Дисковые тормоза различаются по конструкции…

Такие диски редко используются в стандартных автомобилях, поскольку они приводят к быстрому износу тормозных колодок; однако, такая технология очень важна для гоночной индустрии так как позволяет оставлять тормозные колодки сухими и избегать стеклования их поверхностей.

На некоторых спортивных, а также грузовых автомобилях используются керамические тормозные диски.

Первая разработка современных керамических тормозных дисков была выполнена британскими инженерами, работавшими в железнодорожной промышленности в 1988 году. Целями данной разработки являлось снижение веса, сокращение количества тормозов на оси, а также обеспечение стабильной эффективности тормозов на больших скоростях и при всех температурных режимах. Результатом стало применение керамики, армированной углеродным волокном, которая теперь широко применяется для тормозных систем в авиа- и автомобилестроении.

Востребованность широкого круга керамических композитных материалов, имеющих хорошую устойчивость к высоким температурам и механическому воздействию, часто приводит к их использованию на экзотических транспортных средствах, где применение окупает стоимость, а также оправдывает их использование в промышленности, где легкость и эксплуатационная эффективность имеют большее значение, чем наличие более дешевых альтернатив. Композитные тормоза могут выдерживать температуры, при которых стальные тормоза начинают плавиться.

У большинства современных автомобилей дисковые тормоза устанавливаются на передних колесах, хотя существуют бренды, где они заменяют барабанные тормоза и на задних колесах.

Качество импортных дисков выше. Так, например, опыт многих держателей автомобилей ВАЗ показывает, что родные диски ходят 5-6 тыс. км, а затем теряют форму и начинают «бить». С импортными такого не происходит.

В соответствии со структурой автомобильного парка на долю легковых автомобилей приходится 89,8 % от общего объема закупок (или $420,1 млн.), на долю грузовых автомобилей - 10,2 % (или $47,8 млн.). Поставки дисковых тормозов на сборочный конвейер составляли 39,4 % или $184,2 млн.; в оптово-розничную сеть и ремонтные службы транспортных средств - 60,6 % или $283,7 млн.

Свыше половины всей импортируемой продукции (сегмент торговли и ремонта) поступает в Центральный ФО - 67% или $190 млн. Второе место по импорту дисковых тормозов занимает Северо-Западный ФО (18,5 % или $52,4 млн.).

Среди поставщиков действует жесткая конкуренция. В сегменте дисковых тормозов для оптово-розничной торговли и ремонта в секторе легковых автомобилей, например, только три компании смогли охватить 3-5% рынка и 18 компаний - от 1% до 3%. 61,3% от объема импорта осуществляется компаниями с долей менее одного процента. В секторе грузовых автомобилей количество компаний с долей более 2-х процентов всего лишь 7, при этом их совокупный вклад не превышает 30 %. В сегменте дисковых тормозов для промышленной сборки легковых автомобилей рынок более концентрирован - совокупная доля 26 компаний с поставкой более 1,5 % от объема сегмента составляет 70,2 %.

Такая ситуация демонстрирует широкие возможности организации производства дисковых тормозов на территории России, высокую степень успеха при организации такого бизнеса. Понимая финансовые и технологические проблемы российских предприятий, а также учитывая значительное количество зарубежных участников рынка, приоритетом будут обладать совместные альянсы. Преимущества, получаемые совместными предприятиями на территории России, особенно в рамках индустриальных парков и ОЭЗ, позволяют уверенно прогнозировать достижение высоких экономических результатов в краткосрочной и среднесрочной перспективе.

Петов Н. А.