История развития тормозных механизмов и нюансы своевременного обслуживания - «Автоновости»
Тормоза придумали... нет, не трусы — инженеры, причем даже не автомобильные, а те, что занимались устройством экипажей на конной тяге. С появлением транспортных средств с ДВС тормоза постепенно трансформировались, однако, достигнув некоего уровня развития, в дальнейшем прогрессировали мелкими шажками. И сейчас, как и более чем полвека назад, в системе есть усилитель, гидравлика с цилиндрами и магистралями, а также непосредственно рабочие механизмы — диски и колодки. Вроде бы все изучено буквально под микроскопом и предельно просто. Ну, как сказать...
Шины как определяющий фактор
Да, были тормоза в то время... А что — люди, привыкшие к тяжелому физическому труду, надо полагать, неплохо справлялись с колодками-башмаками, через простейший рычажный механизм вручную прижимавшимися к деревянному или обтянутому резиной ободу колеса. Колодка тоже изначально выполнялась из дерева. Позже пришли к металлу, а в качестве фрикционного материала стали использовать не само тело рабочего элемента — накладку из кожи.
Самый простейший тормоз, использовавшийся на телегах и каретах. Стал исчезать по мере роста мощности и, соответственно, скорости. Да и начало применения литых резиновых ободьев не способствовало эффективности тормозов
Один из первых примеров прогресса тормозных «систем». Слева — Panhard&Levassor конца XIX века с деревянными башмаками в качестве тормозных колодок. Справа — модель этой же марки, но образца 1901 года. Колодки здесь уже металлические, элегантные, в виде лапки швейной машинки. Так и шины пневматические
С приходом в автомобилестроение изобретения Данлопа тормоза пережили свою первую трансформацию — переехали с колесного обода на отдельные вращающиеся элементы. Таковыми стали барабаны, прочно связанные со ступицами или осями. Поверх барабанов натягивался тканевый ремень, пропитанный различными смолами и обжимавший их, опять же, с помощью рычажного механизма. Это было примитивнейшее устройство, требовавшее частой подтяжки и замены рабочего элемента. Альтернативой ремню служил стальной трос, затормаживавший барабан из дерева. Тем не менее даже пришедшая на смену ремню стальная лента, прибавившая тормозам эффективности, вопрос с ресурсом полностью не решила — коррозировала и активно изнашивалась.
Ленточный тормоз имел одно преимущество: при зажимании механизма появлялся эффект самоусиления, когда лента натягивалась благодаря вращению барабана. Был и значительный минус: при попадании между лентой и барабаном воды или снега коэффициент трения резко снижался, эффективность тормозов падала
Первое упоминание о тормозах «нового» типа, наверное, можно отнести к 1900-02 гг., когда свое видение предложил Вильгельм Майбах. Хотя привычную конструкцию с полукруглыми колодками внутри барабана придумал все-таки Луи Рено — в промежуток между этими же годами.
Гоночный Mercedes Simplex 40HP разработки Майбаха имел и оригинальные тормоза этого конструктора. Затормаживание происходило благодаря прижиманию к барабану стального кольца. Неизвестно, использовалась ли эта конструкция, пусть и ограниченно, на других моделях. Одно точно — широкого применения она не получила
Начало XX века было отмечено другими «тормозными новшествами». Появился ножной привод и передние рабочие механизмы, а в качестве фрикционного материала накладки стала использоваться смесь из асбеста и фенолформальдегидных смол.
Oldsmobile Curved Dash, появившийся в 1901 году, стал первым автомобилем, где тормоза приводились с педали, а не с ручной «кочерги». Правда, рабочим элементом выступала лента. Кстати, четырехсильный Curved Dash весом 400 кг оспаривает первенство серийного выпуска с Ford Model T
Есть различные мнения, однако нам кажется, что все-таки именно голландский Spyker 60HP 1902 года был первым автомобилем, на котором использовались тормоза на обеих осях. При этом сзади барабаны стояли на каждой ступице, а передний механизм затормаживал карданный вал. Любопытно, что Spyker был еще и первым полноприводным автомобилем
Луи Рено придумал то, что дошло до наших дней практически без изменений. Со временем колодки только «обросли» фрикционными накладками, появился второй рабочий цилиндр (фото справа) и механизм саморегулировки, призванный сохранять контакт барабана и колодки по мере износа последней. Между прочим, до последнего времени ради экономии продолжали использовать и единственный на механизм рабочий цилиндр
Металлы и другие материалы
Дисковые тормоза — кто бы мог подумать — применительно к автомобилям запатентовал англичанин Уильям Ланчестер еще в 1902 году. Хотя на промышленном оборудовании они были известны века с 19-го. На транспорте же сразу не прижились. Обладая гораздо меньшей площадью контакта рабочих поверхностей, при аналогичном барабанным тормозам замедлении они требовали гораздо большего усилия на педали.
Можно с уверенностью говорить о том, что Lanchester 12HP Tonneau 1901 года стал первым автомобилем, примерившим дисковые тормоза. Установлены они были на задней оси. Из других особенностей отметим центральное расположение четырехлитровой «четверки»
В 20-х годах произошли очередные ключевые модернизации систем тормозов — появился гидропривод и вакуумный усилитель.
Duеsenberg Model A 1921 года (слева) первым серийно получил гидропривод тормозов, разработанный еще в 1918-м Малкольмом Локхидом. Автор вакуумного усилителя неизвестен. Но автомобиль, ставший дебютным агрегатоносителем, перед вами справа — это Pierce-Arrow Model 81 1928 года. Интересно, что оба «американца» имели двигатель одного объема — 4,6 л. Вот только у Duesenberg при четырех цилиндрах он развивал до 100 л.с., а «шестерка» Pierce-Arrow была форсирована на четверть меньше
Гидропривод и вакуумник открыли путь широкому применению дисковых тормозов. Тем не менее произошло это не сразу и не массово. Как механизмы, выделявшие значительно больше тепла, чем барабанные, они не сочетались с тормозной жидкостью того времени, получаемой из спиртов и растительных масел. Обладая низкой температурой кипения, та приводила к появлению в системе пробок, резко снижавших эффективность тормозов. Усилитель же был попросту дорог. Новая эра дисковых механизмов наступила в начале 50-х, когда на вооружение их приняли в Jaguar.
Источники информации расходятся: первым послевоенным автомобилем, на котором применили дисковые тормоза, называется то Jaguar XK120 (слева), то Jaguar C-Type. Пожалуй, верны оба суждения, тем более что второй являлся гоночной модификацией первого. И все-таки XK появился на два года раньше, в 1949-м. Есть сомнения и по поводу точной даты — 1952-й, 1953-й... Но на моделях 1950 года за спицами колес уже просматриваются диски и суппорты, в то время как на более поздних версиях можно наблюдать барабаны. Та же ситуация с кольцевым C-Type. Очевидно, шли эксперименты, не исключено, что новые тормоза предлагались за доплату
Эти столь не похожие друг на друга автомобили по-своему отметились в развитии систем тормозов. Studebaker Avanti (слева), выпускавшийся всего полтора года (с середины 1962-го до конца 1963-го), стал первым серийным автомобилем за океаном, оснащавшимся передними дисковыми механизмами. Вот только серия была маленькой — менее 6000 экземпляров. В центре знаменитая «Богиня» — Citroen DS, появившийся в 1955-м. Тоже первым примерил передние диски, на сей раз в континентальном Старом Свете. А «копейка» справа — это Fiat 124 1966-го. Считается, что именно «итальянец», во всяком случае среди доступных моделей, впервые получил и задние дисковые тормоза
В начале-середине 60-х гидросистему разделили на контуры (по диагонали или перед/зад). Ну а далее, если не рассматривать электронные помощники, то тормоза развивались несколькими путями. Оговоримся: барабаны на подавляющем большинстве моделей свое отжили. Не обеспечивающие равномерного прилегания в месте контакта колодки, не выносящие слишком высокого давления (барабан разорвать может), наконец, качественно не остужаемые набегающим воздухом, они остались прерогативой «бюджетников», редких теперь внедорожников и пикапов. То есть тех категорий автомобилей, где важна экономия на всем либо принципиальные их плюсы — хорошая защищенность от грязи и ресурс повыше.
Развитие же дисковых тормозов двинулось по трем направлениям. Во-первых, увеличивалась сила и равномерность прижатия колодки к диску, для чего в суппортах устраивались по 2, 4 даже 6 или 8 поршней. Во-вторых, для снижения неподрессоренных масс максимально стал облегчаться рабочий механизм. Так, сейчас уже не редкость составные конструкции, где диск выполняется из привычного чугуна, а ступица — из стали. Бывают ступицы и из алюминия. Причем есть конструкции, в которых эти два металла соединены по «неразъемной» металлургической технологии, когда один при отливке добавляется во второй. Наконец, в-третьих, если говорить о GT и тем более спорте, то речь идет о лучшей термоустойчивости тормозов. Здесь балом правят углерод и керамика. Удел первого все же больше гонки, поскольку качественно работать он начинает от 300 градусов. А вот керамика не просто хорошо переносит высокие температуры — обладает повышенной износоустойчивостью, не коррозирует и не боится перепадов температур. Но и стоит запредельно.
Тормоза — обслуживать!
Все это «высшие сферы». И хотя сейчас производители вовсю экспериментируют с керамикой в составе фрикционного материала колодок, обычный потребитель далек от разного рода ноу-хау. К его услугам по-прежнему чугунные диски (хорошо, если не китайские) и колодки с разным (от 10% до 50% или немногим более) содержанием металла в феродо. Выбор сводится только к этому, а обслуживание лишь к замене колодок?
Наверное, все ведущие производители колодок экспериментируют с материалами фрикционных накладок. Например, TRW предлагает серии COTEC и DTEC. В первом случае обещается улучшенный контакт между диском и колодкой, плюс максимальный коэффициент трения сразу после замены колодок, то есть отсутствие приработки как таковой. Во втором случае ко всем преимуществам добавляется минимальное пылевыделение
Андрей Бирюков, менеджер по подбору запчастей компании MX group, стаж работы более пяти лет
— Все колодки можно разделить на три вида. Оригинальные, или OEM (original equipment manufacturing), — поставляемые на конвейеры. И неоригинальные, которые, в свою очередь, поделим на качественные и некачественные. Покупателю, если он передвигается в обычных режимах, достаточно назвать марку, модель и год выпуска автомобиля, а продавец уже подберет колодки по каталогу. Не надо забивать себе голову температурным диапазоном, в котором они работают, и в большинстве случаев фрикционным материалом накладок. Кстати, японские производители отходят, фактически уже отошли от выпуска феродо с большим содержанием металла. А неметаллические и керамические колодки — экзотика, которая, уверен, найдется не в каждом регионе.
Считается, что японские производители не предлагают на вторичном рынке полуметаллические (с содержанием металлов в феродо не менее 50%) колодки (слева). В отличие от европейских компаний. Детали с низким (10-30%) содержанием металлов (справа) имеют меньший ресурс, зато не сокращают срок службы тормозного диска
Так что выбирать нужно, исходя из качества. У OEM-комплектующих оно высокое. Наверное, чуть ниже либо аналогичное — у признанных брендов, демонстрирующих традиционно не низкие цены. А вот к тому, что стоит на 30%, и тем более вдвое дешевле, надо относиться осторожно. Причем с уверенностью можно говорить о том, что японские бренды, еще недавно отличавшиеся стабильностью характеристик, переведя свои производства с родины в Малайзию, Таиланд и т. д., потеряли в качестве. Стоимость здесь — очень хороший показатель уровня материала (состава), использованного для накладки. На рынке масса бюджетных колодок, однако подобная экономия сомнительна. Дело даже не в эффективности торможения (хотя ее, безусловно, нельзя сбрасывать со счетов, но выяснить это можно далеко не сразу) — в том, что сточиться эти колодки способны буквально за неделю. Такие случаи были. Бывает еще, что на последние модели автомобилей попадаются бракованные колодки — не встают как следует, подклинивают. Впрочем, такое видно еще при установке.
Кстати, поддельные колодки, которых в продаже хватает, износиться могут вообще за день. Как их идентифицировать при покупке? Часть использует известные названия (скажем, Nisshinbo), убирая букву-две. Мы это когда-то проходили на примере одежды и электроники. В любом случае нужно осмотреть фрикционный материал — не откалывается ли, не выкрашивается? Вообще, если есть сомнения, лучше довериться СТО — покупать и устанавливать там. По крайней мере, можно будет предъявить претензию.
То, что перед вами подделка, можно определить по нескольким «подсказкам». В любом случае при покупке колодок феродо нужно пристально изучить. Но в первую очередь надо обращать внимание на цену
Еще одним признаком поддельных колодок может служить их писк. Не при торможении — постоянный. Но могут скрипеть и вполне качественные детали. При этом большинство колодок для вторичного рынка не имеют в комплекте противоскрипных пластин. Иногда спасает специальная смазка, но лучше ее использовать именно вместе с пластинами. Так что стоит бережно относиться к тем, которые есть на автомобиле.
Почему скрипят колодки? На самом деле это высокочастотная вибрация колодки при трении о диск, который в данном случае выступает резонатором. Происходит это от неплотного прижатия колодки поршнем (или поршнями) к диску. Для исключения звука используют пластины и специальную смазку (тюбик от 800 руб.), которая наносится на тыльную сторону колодки и внутреннюю поверхность пластин, убирая зазор. На некоторые модели пластины можно купить отдельно — комплект на ось стоит 1000-1500 руб.
Сергей Труфанов, руководитель компания «Автодом», стаж работы более 15 лет
— Двигатель, коробка, подвеска — после основных узлов-агрегатов тормозная система обслуживается по остаточному принципу, зачастую лишь сменой колодок. Между тем есть связанные с ней нюансы, знание которых способно минимизировать расходы и даже спасти жизнь. Но сначала о том, что требует внимания лишь в отдельных случаях.
Вакуумный усилитель, точнее, его основной рабочий элемент — мембрана — выходит из строя (ссыхается) только на очень «пожилых» автомобилях. Служит на машинах 90-х, даже 80-х годов. Не доставляет проблем распределитель тормозных усилий. Брак или неважное качество встречается лишь на отечественных автомобилях. Имеют хороший ресурс и тормозные шланги. Однако за ними надо следить. Вспоминаю случай, как человек заскочил в наш сервис буквально «долить охлаждайки». Когда подняли машину на подъемнике (посмотреть, откуда течет антифриз), на одном из шлангов обнаружилось вздутие — через несколько интенсивных торможений грозила разгерметизация. Сокращают их ресурс перепады температур и вообще низкие температуры, а устанавливать китайские шланги не советую — «ходят» мало и непредсказуемы в принципе. Одно достоинство — цена, около 500 руб. Качественные неоригинальные стоят вдвое дороже, а «оригинал» дотягивает до двух тысяч.
Как отличить плохие китайские шланги от качественных? Вопрос сложный. Все дело в составе резины внешней оболочки и внутреннего шланга, которые должны быть стойки к химии. А также в промежуточном армированном слое, обязанном выдерживать давление. Китайская продукция нередко подводит в обоих случаях
Не нужно забывать о тормозной жидкости. В регламенте автопроизводителей периодичность ее замены сильно «плавает» по пробегу — от 40 до 90 тыс. км. Мы предпочитаем руководствоваться показаниями рефрактометра, измеряющего процент влаги в жидкости. И если это значение равно 1,5 и тем более 3 — меняем. Стоимость невелика — порядка 1000 руб. вместе с работой.
А стояночным тормозом надо пользоваться! Это условие исключит износ колодок, растяжение тросика (забыли снять и поехали) и его закисание. К тому же убережет «автомат» от лишних нагрузок при стоянках под уклон (здесь нужно затягивать «ручник» до постановки в parking).
Если говорить о рабочих механизмах, то замена колодок — всего лишь финал процесса обслуживания тормозной системы. До этого или, вернее, вместе с этим надо проверить направляющие суппортов. Особенно касается внедорожников, хотя следует это делать и на легковушках. Из-за разорванных пыльников в посадочные места попадает вода, грязь, и направляющие заклинивают. Колодки не прижимаются как следует к суппорту, неравномерно изнашиваются, эффективность торможения может значительно снижаться. Важно понимать, что подойдет не любая смазка (литол и т. п., напротив, сделают демонтаж очень сложным) — специальная высокотемпературная для направляющих суппортов. Смазывать надо и все резьбовые соединения, находящиеся, с одной стороны, под воздействием температуры, с другой — во влажной и грязной среде.
Иной раз смазка для направляющих суппортов идет в комплекте с ними. Зачастую же ее надо искать отдельно, с чем бывают трудности. Использовать различные графитовые или молибденовые смазки нельзя — они не рассчитаны на высокую температуру
При отсутствии обслуживания и в среде, где используются реагенты, тормоза реально довести до состояния, при котором понадобится комплексная ревизия и замена многих элементов
На колодках лучше не экономить. По-моему, это очевидно. Иное дело, что на свежих моделях и они, и диски соответствуют общей тенденции создания автомобиля — «ходят» недолго. На новой машине колодки способны служить порядка 25-30 тыс. км (зафиксированный антирекорд — 12 тыс. км на Lexus LX570). А на второй их замене, то есть на 50-60 тысячах, нужно уже менять и диски. Есть и вовсе вопиющие примеры, когда ресурс дисков был равен ресурсу колодок (те же 25-30 тысяч). Из чего сделаны? Из металла, явно не прошедшего некую термическую обработку. Раньше их можно было проточить, убрав небольшую «восьмерку». Теперь в большинстве случаев нельзя даже снять борозды с поверхности или буртик по краю — уже нет достаточной безопасной толщины. И опять же, здесь есть «рекорд» — попадались диски Bosch, износившиеся за 13-14 тыс. км. Колодки для афтермаркета, пусть это будут признанные лидеры вроде Brembo, Nisshinbo, TRW, обеспечивающие хорошее замедление, тоже не обладают прежним ресурсом. В общем, также отвечают нынешним тенденциям.
Вроде бы диск еще не сильно изношен и буртик по краю можно сточить. Увы, толщина уже минимальная, критическая — только замена
Лучший вариант проточки диска — прямо на автомобиле. В таком случае удается добиться более качественной балансировки движущихся частей
