Гальма сто років тому: чому барабани виявилися ефективніше дисків

1. Колодка на століття і недовгий вік стрічки
2. Барабани проти дисків, раунд перший
3. Гальмувати усіма лапами

Наши партнеры ArtmMisto

Скоро виповниться сто років з моменту появи на автомобілях гідравлічних гальм - вельми поважний вік для технології, що застосовується до цих пір. Перший патент на технологію гідравлічних гальм на транспорті був узятий Малькольмом Локхід в 1917 році. А в 1921 році на Model A Duesenberg система вже ставилося серійно. Саме час для історії про появу і розвиток автомобільних гальм.

Гальмівна система з'явилася задовго до автомобілів - зупиняти потрібно було вагони, вози, карети, різні приводні системи та багато іншого обладнання. У спадок від часів, коли швидкість в 30 кілометрів на годину вже вважалася величезною, машинам дісталися і технології гальмування тієї епохи. Колодкові гальма з механічним приводом на одну вісь і, під кінець 19 століття, стрічковий гальмо.

Колодка на століття і недовгий вік стрічки

Колодкові гальма багато, напевно, бачили на залізниці, де добре видно суть такої конструкції. Колодка просто притискається до біговій поверхні колеса і зупиняє його обертання. Щось подібне застосовувалося на возах, але з поправкою на матеріали. Колесо воза зазвичай було дерев'яним або оббитих сталевим ободом, а колодку або ж черевик виготовляли з дерева або шкіри. Часто колодки як окремого конструктивного елемента взагалі не існувало, просто колода-важіль притискалося до колеса. Притискалася колодка до колеса за допомогою звичайного важеля, і працювала така система цілком справно протягом багатьох сотень років. Звичайно, колодки треба було міняти кожну сотню-другу кілометрів, а на швидкостях за 30 вони могли згоріти від одного гальмування, але в цілому така конструкція справлялася зі своїми завданнями, поки не з'явилися більш швидкісні локомобілі і пневматичні шини.

На фото: колодкового гальма на возі

Використання навіть литих каучукових покришок різко зменшувало можливості роботи таких гальм: колодка повинна бути м'якше поверхні колеса, а що може бути м'якше гуми? Така колодка зітреться моментально. Загалом, якщо на вантажівках і машинах з дерев'яними і сталевими ободнимі колесами колодкові гальма ще трохи затрималися, то на порівняно швидких автомобілях з ДВС від них відмовилися на самому початку. Їх ще можна застати на першому Motorwagen конструкції Бенца , Але така система майже не зустрічається на наступних конструкціях.

Стрічковий гальмо отримав свою назву через використання в конструкції стрічки або троса, обведених навколо обертового барабана. При затягуванні петлі гальма барабан ефективно загальмовує, причому добре проявлявся ефект самоусіленія - стрічка натягалася самим обертанням колеса. Подібна конструкція легко встановлювалася на маточину або одну з осей машини (зазвичай задню) і дозволяла гальмувати на машинах з пневматичними шинами, причому з досить високою швидкістю.

На фото: принцип дії стрічкового гальма

Але, як і колодкові гальма, вона володіла малим ресурсом, що не більше декількох сотень кілометрів, і легко перегрівалася. Ефект самозатормажіванія ускладнював контроль гальмування при русі в основному напрямку і зменшував ефективність гальм при русі заднім ходом. До того ж, стрічки або троси системи інтенсивно забруднювались і були схильні до корозії. В цілому, стрічковий гальмо відноситься до сімейства барабанних гальм, адже в даному випадку колодка у вигляді стрічки впливає на гальмівний барабан.

До нього ж відносять і дискові гальма, але в подальшій класифікації буде використовуватися поділ по істотним конструктивним ознаками, і під барабанним буде матися на увазі тільки одне з конструктивних виконань.

Барабани ранніх машин часто виготовляли з дерева, а стрічка могла бути не тільки металевої, але ще і текстильної або шкіряної. А на машині Готліба Даймлера в 1899 році були встановлені гальмівні механізми з дерев'яним барабаном і сталевою стрічкою. До речі, перші спеціальні гальмівні матеріали для сухопутних машин були виготовлені саме для стрічкових гальм: Герберту Фруде приписують винахід перших гальмівних стрічок з фрикційної суміші на основі волоса і бітуму.

На фото: Daimler 8 HP «Phoenix» Phaeton

Століття стрічкового гальма був короткий - він виявився трохи краще колодкового, і надовго затримався на автомобілях тільки в якості гальма, а ще масово застосовується в класичних планетарних АКПП, де його здатність до самозатягування і простота конструкції були дуже доречними. Основна маса автовиробників перестала використовувати стрічкові гальма ще до початку Першої світової.

Барабани проти дисків, раунд перший

Винахід барабанного гальма з колодками чомусь прийнято приписувати пану Майбаху, але якщо уважно прочитати опис конструкції, то стане зрозуміло, що натискання колодок на барабан збоку - це, скоріше, крок до дискових гальм. У його конструкції ролики притискали нерухомий диск до торця барабана, закріпленого на задній осі. Конструкція, м'яко кажучи, вкрай далека від оптимальної, і тому теж залишилася лише забавним технічним курйозом. Але зате з'явилася в 1901-м, на рік раніше варіанту барабанних гальм від Луї Рено , Який створив ту конструкцію, яку все ще можна зустріти на багатьох машинах .

У ній дві колодки притискалися до внутрішньої поверхні барабана, причому одна колодка була встановлена ​​так, що створювала ефект самоусіленія гальмування при будь-якому напрямку обертання. Такий варіант гальмівного механізму виявився куди вдаліше всіх інших. Бруд, вода і масло майже не потрапляли на гальмівну поверхню барабана і на сам механізм, розташований усередині, а значить, ресурс колодок збільшувався навіть при застосуванні недосконалих матеріалів.

До того ж барабан можна було робити більшого діаметру і більшої ширини, тим самим непогано масштабуючи конструкцію по гальмівної потужності. І навіть невелике максимальне зусилля притиснення колодок до барабана виявилося великим плюсом, адже привід гальм тоді був тросовим або важільним, а значить, не дозволяв отримати велике зусилля.

Як не дивно, дискові гальма були запатентовані приблизно в той же час, а на машинах стали встановлюватися навіть раніше, з початку 1902 року. Патент взяв Фредерік Ланчестер, він же встановлював дискові гальмівні механізми на машини власного виробництва. Складно сказати, чи був він винахідником або патентним тролем, але патентував він багато і часто, благо працював в Патентному Бюро Лондона. До того моменту дискові гальма вже застосовувалися на велосипедах, так що можливо, що винахідник «підглянув» основну ідею. Але в той час можливість витримувати більше зусилля при гальмуванні і краще охолодження такого механізму виявилися незатребуваними. А загрязнялась робоча поверхня такого гальма дуже сильно, що підвищувало вимоги до матеріалу гальмівних колодок. Загалом, без гідроприводу, для експлуатації по грунтових дорогах та на двенадцатісільних «болідах" дискові гальма виявилися не дуже пристосовані.

До речі, Майбах був не першим, хто намагався притиснути до барабану збоку гальмівну колодку в формі диска. У 1898 році Елмер Амброуз оснастив електромобіль своїй конструкції електромагнітним гальмом: в ньому до поверхні гальмівного диска пружини притискали гальмівні диски-накладки, а для растормаживания конструкції застосовувалися електромагніти. Для зупинки досить було прибрати харчування з гальм, і машина зупинялася.

Така конструкція може вважатися ще більш раннім варіантом дискового гальма, ніж майбаховская, адже колодки притискалися з двох сторін до барабану в формі диска, і до того ж, спрацьовування при пропажі живлення було важливим кроком у напрямку підвищення безпеки руху. Застосування аналогічною технологією до пневматичних гальмах багато пізніше помітно підвищило безпеку їх використання.

Як бачимо, конструкторська думка на рубежі століть фонтанировала, причому деякі елементи рішень виявилися дуже перспективними, але абсолютно марними в момент розробки.

Гальмувати усіма лапами

І до речі, перший повнопривідний автомобіль Spyker HP 60/80 1903 року є одночасно і першою машиною з гальмами на всіх колесах. Переважна більшість інших машин гальмувало тільки задньою віссю, причому не дуже ефективно. Слідом за голландцями пішли шотландці. Модель Arrol-Johnston 1910 року ці фірми теж оснастили гальмами всіх чотирьох коліс. У тому ж році Isotta Fraschini запатентувала гальмівну систему всіх коліс, а з 1911 по 1914 випускали модель Tipo KM4, оснащену такою системою. До речі, гальма на цій машині були барабанними і з водяним охолодженням, та ще й з роздільним приводом. Переднє гальмо наводився важелем, а задній -педалью. Так-так, конструкція роздільних гальм у мотоциклів «росте» саме звідти.

На фото: Spyker HP 60 1903 року

На автосалоні в Нью-Йорку 1923 року всього два автомобіля мали гальма на всіх колесах - відзначилися Duesenberg і Rickenbacker. Запам'ятайте перераховані марки, саме вони були найшвидшими машинами на трасах на початку століття, а просунута гальмівна система була знаком приналежності до клубу найпотужніших і швидких авто на світлі.

На фото: Rickenbacker Six Convertible Indy 500 Pace Car 1923 рік

Ситуація почала змінюватися набагато пізніше. У 1924 році 70% машин все ще мали гальма тільки на задній осі, і тільки до 1929 року ситуація переламалася кардинально - 99% машин отримали гальма на всі колеса.

Втім, гальмівна система була все ще мало схожа на сучасні, хоча багато компонентів вже до тридцятих років мали схожий з сучасним дизайн. Привід механізмів часто був механічним, підсилювачі гальм були рідкісною опцією, роздільні контури механізмів з'являться ще не скоро, навіть регулятори гальмівного зусилля все ще не з'явилися. Не кажучи вже про АБС і системах контролю стійкості, які змінять сам спосіб управління гальмами і їх функціональність.

Про все це ми поговоримо в другій частині статті про автомобільні гальмах.

Читайте також: