Составные части тормозной системы

7.2.7 Дисковые тормозные механизмы

Единственной перспективной альтернативой барабанных механизмов для легковых автомобилей стали дисковые тормозные механизмы. В таких механизмах тормозной диск крепится к ступице колеса и вращается вместе с колесом. Чтобы остановить автомобиль, необходимо подвести под давлением тормозную жидкость к поршню в тормозном суппорте. Поршень, воздействуя на тормозные колодки, передаст на них усилие от тормозной жидкости, прижмет к диску и начнет замедлять колесо. Чем-то принцип действия дискового тормоза похож на велосипедный тормоз, где в качестве диска выступает поверхность обода колеса, а остановка осуществляется прижиманием колодок тормоза к ободу. Устройство дискового тормозного механизма можно увидеть на рисунке 7.4.

Рисунок 7.4 Пример дискового тормозного механизма.

Примечание
Существует два типа тормозные суппортов: фиксированный и плавающий. В первом случае в тормозном суппорте есть два поршня, расположенных по обе стороны от тормозного диска. Сам суппорт жестко закреплен на поворотном кулаке. Поршни воздействуют на внутреннюю и наружную тормозные колодки. К каждому из поршней подводится тормозная жидкость.
Во втором случае тормозной суппорт имеет поршень или поршни только с одной стороны, при этом он имеет возможность перемещаться вдоль оси вращения диска. Так, при торможении поршень перемещается и давит на внутреннюю колодку, после того, как колодка упрется в диск, а давление в гидроприводе продолжит возрастать, уже суппорт начнет перемещаться и прижимать наружную колодку к диску.
Первый вариант прочнее, но дороже. Второй вариант дешевле, но не такой надежный.

Эффективность дисковых тормозов намного выше эффективности барабанных тормозов. Они проще в обслуживании и лучше отводят тепло, выделяющееся при торможении.

Поскольку перегрев тормозных механизмов считается одним из самых опасных моментов, решили увеличить эффективность отвода тепла от тормозного механизма. Путь решения проблемы прост с точки зрения идеи и не так уж прост с точки зрения технологичности. В диске сделали много отверстий и каналы, через которые есть возможность проходить воздуху с целью охлаждения диска изнутри (рисунок 7.5). Эффективность повысили многократно. Но у всего есть своя цена, и в данном случае за улучшенное охлаждение пришлось заплатить низкой стойкостью к перепаду температур. Возникла вероятность появления трещин на диске при попадании на него, к примеру, воды при очень активном торможении. Причина в том, что отверстия — это концентраторы напряжений. Получается, что работает принцип «Где тонко, там и рвется».

Рисунок 7.5 Пример вентилируемого тормозного диска.

Часто на тормозных дисках можно увидеть канавки (рисунок 7.6). Причина, по которой диск изготавливают с такими конструктивными особенностями, кроется в том, что при выполнении торможения на фрикционных накладках тормозных колодок образуется слой отработанного материала (пыли), который ухудшает эффективность торможения. Слой отработанной пыли срезается канавками, обновляя тем самым рабочую поверхность фрикционной накладки.

Рисунок 7.6 Пример вентилируемого тормозного диска со специальными канавками.

Но время идет, некоторые автомобили становятся более мощными и тяжелыми, у них высокие динамические показатели и очень высокая энерговооруженность* и, чтобы остановить всю эту массу, движущуюся на огромной скорости, требуется применение сверхэффективных тормозных механизмов. Основной показатель, влияющий на эффективность работы тормозов, как было сказано выше, – температура. Существует два пути решения проблемы перегрева тормозов. Первый путь — сделать тормозные механизмы со своей системой охлаждения, однако это слишком усложняет конструкцию и последующее обслуживание. Второй путь – установка композитных тормозных дисков, например, металлокерамических. Таким дискам вообще не страшен перегрев. Но плата за металлокерамику – хрупкость и высокая себестоимость.

Примечание
* Энерговооруженность – это удельный показатель, характеризующий, сколько киловатт или лошадиных сил мощности приходится на единицу массы автомобиля (на кг или на тонну). Например, если автомобиль весит 2 тонны, а мощность его двигателя составляет 300 л. с., то энерговооруженность данного авто составляет 150 л. с./т. Но автомобиль массой 1 тонна и мощностью 150 л. с. будет иметь такую же энерговооруженность, а значит не будет уступать в динамических характеристиках более мощному, но и более тяжелому «сопернику».

Примечание
Дисковые тормозные механизмы часто оборудуют датчиком износа фрикционных накладок. В простейшем виде датчик представляет собой подпружиненную пластину, которая при достижении предельной толщины фрикционной накладки достигает диска и начинает скрипеть.
В более усложненном варианте установлен датчик в прямом смысле этого слова. Показания датчика выводятся на соответствующий указатель на щитке приборов.