Развитие конструкции тормозных систем

Тормозные системы служат для снижения скорости движения автомо­биля вплоть до полной остановки и удер­жания его на месте при необходи­мости. Первые водители имели достаточно неис­правностей автомобиля при движении, чтобы сильно волно­ваться относительно остановки. Увеличивающаяся энергоемкость и скорость движения автомобилей, рост числа экстренных торможений из-за увели­чения числа автомобилей привело к прогрессу не только в конструкциях тормозных систем, но и в материалах, осо­бенно фрикционных, используемых в тормоз­ных механизмах.

Торможение приводит к преобразова­нию части или всей кинетической энер­гии движения автомобиля и превращению ее в другую форму, обычно, высокую температуру, полученную трением тормоз­ных накладок (выгнутых или плоских) по металлу (бараба­ну или диску). Электромобили при торможении получают восстановлен­ную электрическую энергию и отдают ее назад батареям (рекуперативное торможение).Но ре­альный объем преобразованной энергии меньше максималь­ного, требуемого для полной остановки автомобиля с мак­симальной эффективностью, поэтому даже электромобили нуждаются в эффективных фрикционных тормозах. Пример количе­ства преобразованной энергии дан инженером Aston Martin: энергия при быстрой остановке автомобиля DB7 со скорости 160 км/час до полной остановки может зимой обогревать квартиру в течение двух недель.

Первые инженеры имели странные идеи относительно торможения, поскольку проектировали подвески и рулевые управления. Популярным был трансмиссионный тормоз: торможение на карданном вале происходит быстрее, чем на колесах. Устройство имеет преимущество, не оцененное в то время, - сокращение неподрессоренных масс и недостаток - вовлечение большей части трансмиссии для передачи тормозного момента между тормозным механиз­мом и точкой контакта шины с дорогой. Все пер­вые инженеры пробовали избежать осложнений при монта­же тормозного механизма в колесе с заданным зазором для вращения колеса (поддержка минимального зазора стала легче с изобретением гидравлических тормозов).

Когда колесные тормозные ме­ханизмы были внедрены в массовое производство, большин­ство автомобилей к середине 1920-х годов имели тормоза толь­ко на задних колесах, не обеспечивающие устойчивос­ти в случаях использования тормозов при движении на по­вороте или аварийном блокировании тормозов: если блокирование передних тормозных механизмов при­водит к неуправляемому скольжению автомобиля, то при блокировании задних колес можно сохранить контроль за управлением авто­мобиля.

Современная тормозная система появи­лась из хаоса. Но, вскоре тормоза приспособили на все четыре колеса, тросами заменили толкатели, гидравлика за­менила тросы, были изобретены вакуумные усилители для уменьшения усилия на педали тормоза, колодочные тор­моза заменены дисковыми, усовершенствована АБС, асбест устранен из материалов трения.

Начнем по-порядку.Для усиления ручного тормоза машины комплектовались упорами, быстро опускавшимися, если требовалось остановить автомобиль на подъеме. В 1900 году начал действовать принцип, по которому каждый автомобиль должен иметь две независимые системы тормозов: ножной тормоз, сконструированный «челюстным», блокировал передние либо задние колеса, ручной тормоз получил функцию вспомогательного. Впоследствии тормоза с трансмиссии перекочева­ли на задние колеса.

В 1902 году Фредерик Ланчестер запатентовал дисковый трансмиссионный тормоз, впервые установив его на автомобиле Lanchester в 1903 году. Однако, дисковые тормоза долго не находили широкого применения: из-за отсутствия подходящих материалов были неэффективными. Лишь в 1908 году серийно устанавливают дисковые тормоза на задние колеса. В 1939 году на всех колесах автомобиля Plimouth проходят испытания дисковые тормоза Lambert, дисковые тормоза Girling устанавливаются на английский Daimler. Наконец, в 1946 году дисковые тормоза Lambert серийно устанавливаются на всех четырех колесах автомобиля Chrysler Imperial.

В 1903 году на Чикагском мотор-шоу представлены первые пневматические тормоза: небольшой компрессор, нагнетающий воздух, используется и для подкачки шин. С 1921 года американская Air-Brake Company производит пневматические тормозные системы. Ганс Яндер (Германия) первым серийно применяет их на грузовых автомобилях и прицепах.