Туториал: Колодки для велосипедных тормозов

Надёжные тормоза - это необходимая основа безопасного катания на любом велосипеде, что актуально для любого движущегося механического транспорта.

На практике тормоза могут работать хорошо и схватывать почти молниеносно, а могут еле-еле замедлять велосипед и почти его не останавливать.

Согласитесь, в приведённом примере наблюдается две огромные разницы, и любому здравомыслящему человеку захочется иметь дело исключительно с рабочей и отлаженной тормозной системой, чтобы она обеспечивала быстрое и эффективное замедление байка с минимумом затрачиваемых для этого усилий.

Осталось разобраться, что в конструкции тормозов велосипеда отвечает за столь желаемый результат?

На эффективность торможения у велосипеда влияют два фактора:

1. Конструкция самого тормоза и тип тормозной машинки/всего механизма в целом
2. Эффективность работы основной пары трения, а именно тормозных колодок и той поверхности, с которой они соприкасаются. Данный пункт уже практически напрямую зависит от материалов, из которых изготовлены эти самые пары.

В этой статье поговорим именно о втором пункте - о парах трения в тормозной системе, а конкретнее о колодках: какие они бывают, что от этого зависит и как подобрать себе наилучшие из представленных в продаже.

Коротко о механизме торможения

Прежде чем разбираться в том, какие тормозные колодки лучше и почему так, полезно будет лишний раз вспомнить незыблемые основы времён школьной физики.

Как происходит замедление объекта, в нашем случае велосипеда?

В упрощённом виде тормоза работают за счёт трения. Когда один объект движется, что-то или кто-то затрачивает энергию, благодаря которой движение и совершается.

Но любое движение совершается с преодолением некоторых сил трения: покрышка движущегося велосипеда трётся об асфальт, велосипедист вместе с велосипедом преодолевает силу трения встречным воздушным потокам и т.д.

Как бы мы не двигались, то боремся с силой трения, затрачивая на это энергию. Поэтому, чтобы ускорить остановку - нам лишь необходимо увеличить силу трения движущегося в пространстве объекта.

Вот тут и появляются тормозные механизмы с парами трения, где мы делаем попытку замедлить движущийся объект путём воздействия на вращающиеся колёса тем самым трением, увеличивая его многократно нажатием руки/ноги (в зависимости от типа тормоза).

Соответственно, чем больше трения даёт тот или иной материал/предмет - тем быстрее он остановит искомый нам объект. Можем заключить, что для увеличения эффективности торможения мы можем "играться" по-сути лишь двумя параметрами в паре трения: силой нажима и материалами, создающими разное по силе трение.

Материалы будут главенствующим фактором, определяющим, насколько быстро и эффективно велосипед начинает замедляться, более того, в паре трения обе поверхности должны "сочетаться" друг с другом наилучшим образом, ведь некий композит, например, может давать хороший коэффициент трения по поверхности одного металла, и совершенно другой (худший) по поверхности другого.

Типы тормозных колодок

Поняв суть торможения велосипеда, становится наглядно видна определяющая роль тормозных колодок в этом вопросе, поскольку они и составляют главную пару трения.

От эффективности их трения будет зависеть качество уверенного замедления байка, скорость этого процесса, плавность и другие характеристики, поскольку именно колодки совершают основную "чёрную работу".

Прежде чем разбираться с типами колодок, необходимо уточнить, что на сегодняшний день у велосипеда широко распространены два разных по устройству типа тормозных механизмов: ободные тормоза типа v-brake и дисковые тормоза (механические и гидравлические).

Принципиальной разницы в физике механизма торможения между ними нет - оба типа работают в качестве классической пары трения, в обоих случаях есть колодки, которые трутся о поверхность колёсного обода или же тормозного диска.

Для тормозных колодок можно условно выделить такую характеристику, как скорость замедления велосипеда или ещё называют модуляцией торможения.

Данный параметр по большей части зависит как раз от материалов, используемых в тормозных колодках и показывает, насколько быстро велосипед будет замедляться при приложении всё большего и большего усилия.

Сильнее нажимаем на тормозную ручку - получаем эффект усиления замедления велосипеда. У каких-то колодок после первого контакта с трущейся поверхностью практически сразу начнётся уверенное и эффективное торможение с минимальными усилиями, другие же будут нехотя замедлять велосипед даже при достаточном усилии, срабатывая полностью лишь в самом конце.

Всё это и будет характеризовать их тормозную модуляцию, согласитесь, крайне важный момент, на который имеет смысл обращать внимание в первую очередь.

Тормозные колодки для V-Brake

Популярный тип тормозного механизма, он встречается на горных велосипедах начального уровня, на трюковых BMX'ах и в разных вариациях на шоссейных и гоночных велобайках.

Принцип работы прос: при помощи троса или жидкости (в гидравлической системе) механизм, напоминающий клещи, сводится, т.е. приближает колодки к вращающемуся ободу колеса, чем и замедляет его. Интуитивно понятная система, неприхотливая и умеренно эффективная.

Из явных недостатков можно выделить лишь несколько: обод (а значит и всё колесо фактически) в такой системе неизбежно превращается в расходник, т.к. подвергается интенсивному износу, правда срок этого разрушительного процесса на хороших ободах условно стремится к бесконечности и скорее велосипед придёт в негодность, чем дело дойдёт до замены обода, но всё же имеет место быть. Наконец, эффективность торможения v-brake всё-таки низковата, особенно в сравнении с дисковыми аналогами, что объясняется физикой процесса и точкой приложения силы, а так же необходимостью использования определённых материалов в составе колодок.

Для ободных тормозов изготавливаются колодки только из органики или резины, т.е. из достаточно мягких материалов, что обусловлено конструктивными особенностями тормозов и необходимостью продлить срок службы обода, однако из-за этого как раз снижается эффективность.

Но и среди "органических" материалов встречаются варианты помягче или пожёстче, в зависимости от конкретного состава уже чего будут меняться свойства трения и другие характеристики. Более жёсткие колодки предпочтительны для плохой погоды и ненастья, т.к. лучше очищаются, меньше изнашиваются, более долговечны, но и качество торможения вместе с модуляцией на них снижается в сравнении; более мягкие материалы хорошо подойдут в хорошую погоду, отличаясь быстрым и чётким "схватыванием" обода, лучшей тормозной модуляцией, но и соответственно меньшим сроком службы и более капризным поведением в условиях погодного ненастья. Жёсткость таких органических колодок обычно получается путём добавления в обычный резиновый состав абразивного порошка или пластика.

Однако в погоне за повышенной жёсткостью важно не перестараться, иначе излишне живучие колодки начнут попросту уничтожать обод, сокращая его жизненный срок буквально на глазах. Самые жёсткие колодки могут быть актуальны для экстремальных дисциплин или велогонок, когда тормоза должны отрабатывать на 100% и отличаться запасом прочности и живучести, в повседневных условиях обычного катания это будет излишеством.

Колодки для v-brake, независимо от материалов, бывают двух типов: одноразовые и многоразовые/картриджные.

• Одноразовые колодки представляют собой цельную монолитную конструкцию, где рабочая тормозная поверхность конструктивно слита воедино с жёсткой подложкой, обычно металлической. Такие колодки целиком меняются на новые на этапе критического износа, что неудобно, т.к. обычно предполагается заново регулировать положение колодки относительно обода и тщательно настраивать тормоз. Качество одноразовых колодок зачастую достаточно низкое, а материалы дешёвые, хотя бывают исключения.
• Многоразовые/картриджные колодки выполнены чуть иначе: на жёсткую подложку/основание прикрепляются сменные накладки (обычно при помощи шплинта), которые можно выбирать по предпочитаемым характеристикам. Накладок существует великое множество в разном ценовом диапазоне и с разными ухищрениями, например, трёхсоставные накладки, в которых используются несколько материалов с различным коэффициентом трения, что даёт лучшую эффективность торможения в целом. Картрижные колодки удобны тем, что для смены накладок не требуется новая регулировка положения колодки относительно обода, а это в свою очередь исключает муторный, кропотливый и сложный этап точной и правильной настройки тормоза.

Тормозные колодки для дисковых механизмов

Наиболее совершенный на сегодняшний день тормозной механизм, которым комплектуются почти все современные горные велосипеды разных типов. Даже многие гибриды, дорожные и прогулочные велосипеды постепенно переходят на этот стандарт.

Принцип работы дискового тормоза схож по сути с ободным механизмом, разница лишь в точке приложения силы, которая находится ближе к центру колеса, за счёт чего эффективность возрастает.

В остальном дисковый тормоз устроен достаточно просто и логично: тросом или жидкостью (в гидравлических тормозах) сводятся колодки при помощи поршней-толкателей в конструкции цельного тормозного калипера (тормозной машинки), которые прижимаются к специальному диску/ротору, закреплённому в районе втулки колеса. Соответственно, колодки встречаются с вращающимся диском, создаётся трение, велосипед замедляется.

В дисковых тормозах, в отличие от ободных, расходником в паре трения становится отдельный ротор/диск, который быстро и просто меняется на новый в случае износа и стоит обычно вполне вменяемых денег.

Дисковые тормоза достаточно эффективны и обычно даже механические превосходят по эффективности и модуляции v-brak'и. Однако и они не лишены недостатков: такие тормоза сложнее в точной и правильной настройке, требуют квалифицированного обслуживания, бывают более капризны к сложным погодным условиям (дождь, снег, мороз) и к загрязнениям рабочей поверхности.

Выбор колодок к дисковым тормозам достаточно широк по материалам, технологиям и производителям, но в целом сводится к четырём основным типам:

Органические колодки

Наиболее простой и распространённый вариант, к тому же отличающийся весьма уверенным торможением с прекрасной модуляцией (наилучшей среди всех типов).

Такие колодки всегда лёгкие по весу, обычно доступные по цене, но очень быстро стираются за счёт мягкого материала. В составе можно найти немного металлической стружки для придания жёсткости и формы (обычно не более 30%), а остальное из резины, смолы или аналогичного "мягкого" материала. Бывают также экзотические добавки в состав на усмотрение производителя, например: стекло, углеродное волокно, кевлар и другие.

Такие колодки не подходят для экстремальных дисциплин с затяжными спусками с гор или же просто условиями, где предполагается повышенная длительная нагрузка, а всё потому, что они боятся и в принципе не выдерживают перегрева. Органику надо часто менять и вообще всячески оберегать, она зачастую капризна к погодным условиям и с трудом поддаётся чистке. Идеальный выбор для прогулочных и горных велосипедов в стиле лёгкого кросс-кантри в условиях относительно хорошей погоды.

Для данного типа колодок необходим либо специальный ротор "под органику" (обычно указано "resin pads only"), или же просто универсальный диск с ровной и гладкой поверхностью.

При использовании неподходящего по жёсткости ротора можно полностью стереть мягкий слой колодок за считанные километры, буквально сточив их до основания, тоже самое может случиться при езде в грязи. Ещё одним весомым преимуществом органических колодок является практически полное отсутствие скрипов или иных посторонних призвуков в процессе работы, но только при условии правильного подбора ротора им в пару. Также органика очень быстро притирается по месту и практически сразу после установки начинает функционировать с максимальной эффективностью.

Органические колодки часто обозначаются как Resin Pad.

Полуорганические или полуметаллизированные колодки

Как и следует из названия, такие колодки являют собой нечто среднее и переходное от органики к металлу, т.е. по составу у них примерно 60-65% металлической крошки, смешанной с "органикой", а именно резиной, смолой или иными схожими компонентами.

Вариант идеальной "золотой середины", сочетающий преимущества разных материалов. На практике дают хорошее и уверенное торможение с выдающейся модуляцией (но уступая таковой у чисто органических); изнашиваются медленнее чистой органики, но быстрее металлических колодок; вес полуорганики также умеренный и сбалансированный. В общем смысле, полуорганические колодки - это идеальный усреднённый вариант, удачно вобравший в себя лучшее "из двух миров".

У таких колодок хорошие результаты во всех областях применения, можно сказать что они подходят для любой поставленной задачи, но всё же не предназначены для использования в "крайних вариантах", где требуется отдача на пике возможностей: экстремальных дисциплинах или наоборот там, где нужен минимальный вес и отменные характеристики трения/быстроты схватывания.

Также важно отметить, что полуорганика неплохо себя чувствует в условиях непогоды, не сильно пачкается и не очень подвержена возникновению неприятных скрипов. Этот тип колодок работает практически с любыми роторами в паре.

Про полуорганику следует знать главное: их производительность, модуляция и эффективность сильно зависят от состава, который экспериментально меняется от производителя к производителю, поэтому "угадать" их работу наперёд бывает крайне затруднительно.

Обозначаются Semi-metallic Pad.

Металлизированные колодки

Изготовлены из прессованной металлической крошки методом запекания, может использоваться сталь или медь, иногда применяются добавки иных материалов для корректировки свойств.

Нетрудно догадаться, что такие колодки медленнее всего изнашиваются и стираются, они наиболее качественны и надёжны - тормоза на металлических колодках не подведут даже в самых суровых и сложных условиях, что делает их приоритетным выбором для различных экстрим-дисциплин типа даунхила и аналогичных, где от тормозов требуется максимальная отдача.

Однако, при всех достоинствах имеется и обратная сторона: колодки из металлов самые тяжёлые по весу, также они отличаются средней (а иногда и откровенно никудышной) модуляцией, велосипед на них неохотно и не очень резво замедляется даже при достаточном усилии на ручку.

Металлический компаунд не боится перегрева, а даже наоборот любит, и тормоза будут лучше схватывать при выходе в диапазон рабочих температур. Зато им не страшны капризы погоды и практически не требуется чистка и просушка. Ротор под металлизированные колодки подбирается специальный, с прицелом на бОльшую жёсткость и стойкость к перегревам.

Если диск подобран неправильно или окажется излишне мягким, то скорее всего он начнёт затираться колодками и портиться, на нём образуются углубления и канавки, он быстро придёт в негодность. Металлические колодки долго притираются к ротору после покупки, придётся обкатывать их десятками километров, ещё они часто подвержены скрипам и другим раздражающим призвукам, при этом вне зависимости от состояния и материала самого тормозного диска в паре.

Обозначаются Sintered Pad.

Керамические колодки

Специфический и редкий материал для колодок, соответственно отличающийся высокой стоимостью, но при этом превосходными характеристиками трения, которые перекрывают все прочие материалы.

Керамические колодки совместимы только со специальным ротором с керамическим напылением, а потому вдвойне неуниверсальны и непрактичны. Керамика наиболее долговечна, однако плохо выживает в непогоду и склонна к выкрашиванию в случае попадания грязи или даже тряски.

Такие колодки очень долго притираются. В общем смысле они жёстче металлических, а значит имеют схожие проблемы, например, модуляция торможения становится приемлемой только при высоких температурах, а "на холодную" весьма посредственная.

Правда такие колодки тише металлических, издают меньше визгов и скрипов. Чаще всего предназначается для профессионального использования.

Обозначаются Ceramic.

О совместимости колодок с роторами

Многие велосипедисты предпочитают заморачиваться только с колодками и выбором их материалов, совершенно забывая (а иногда игнорируя) очевидный факт, что любые колодки всегда работают в паре с дисками.

Именно поэтому не менее важен вопрос выбора подходящего ротора под колодки, или же наоборот, главное всегда должны рассматриваться пристально обе тормозные поверхности и их правильное сочетание

Казалось бы, какая разница?

Все роторы изготовлены из какой-то стали (редко из нержавейки), значит разные колодки должны работать вполне предсказуемо на одной и той же поверхности, с учётом особенностей состава их компаунда.

На деле не всё так просто, роторы изготавливаются по-разному из разных сталей и добавок к ним (да и прочих тонкостей от производителя), а потому должны подбираться под тот тип материала, из которого сделаны колодки.

Только в этом случае обеспечивается правильное (предполагаемое изготовителем) трение, а значит эффективность торможения. И только в этом случае можно говорить о долговечности как самих колодок, так и роторов.

Поэтому важно запомнить, что при выборе колодок необходимо обращать пристальное внимание на имеющиеся на велосипеде тормозные роторы или предполагаемые к приобретению, следя за тем, чтобы пары трения были совместимы друг с другом.

Как выбрать роторы под колодки

Общие принципы подбора ротора можно сформулировать примерно следующим образом:

• Лучше всего, когда роторы узко заточены и предназначены для выбранных колодок, а не универсальные. Не всегда данная информация имеется и указывается производителями, но когда указывается - то по ней можно быстро сориентироваться и уже не сомневаться в том, что роторы будут работать правильно в паре с определёнными колодками. Например, на дисках может быть написано "resin pad only" или "sintered only", что будет указывать на возможность сочетания только с органикой или же только с металлическими компаундами в первом и во втором случаях соответственно.
• Когда на роторе ничего не указано и принадлежность его не ясна, то условно можно ориентироваться по внешнему виду ротора: для органики они обычно "простенькие" и гладкие, тогда как для металлических колодок могут использовать агрессивные формы и рельеф поверхности. Данный метод умозрительный и ненадёжный, но лучше чем ничего.
• Вполне можно использовать универсальные роторы, которые способны работать в паре практически со всеми существующими типами колодок. Однако отдавать предпочтение универсальным роторам стоит только в случае каких-то проблем с поиском специализированных, т.к. они априори будут предпочтительнее универсальных.

Если же взглянуть на сочетание роторов и колодок с позиции "обывательской" физики, то можно сформулировать примерно следующее правило: роторы для органических колодок должны быть "мягкими" (применительно к материалу), гладкими и не рельефными; роторы для полуорганики лучше всего универсальные или те, что подходят для металлических колодок; роторы для металлических компаундов должны быть массивными, прочными и могут иметь сложный рисунок; диски под керамику свои уникальные, с керамическим напылением.

Что произойдёт в случае несоблюдения этих правил?

Велосипед конечно будет замедляться и тормозить, но насколько эффективно и быстро это будет происходить - останется под большим вопросом.

При нарушении "сочетаемости" колодок и роторов почти гарантированно сильно пострадает ресурс и долговечность того или иного компонента в паре: будут быстро "уходить" колодки или даже роторы.

Смысл происходящего прост: если состав диска будет сильно "твёрже" компаунда колодок - тогда колодки быстро сотрутся в порошок; и наоборот, если колодки будут выносливее и жёстче, чем ротор - тогда уже диск будет стачиваться и быстро терять свой ресурс.

Выбор колодок по типоразмерам

Размеры колодок никем не стандартизированы и чётко не определены, ровно как их индивидуальная форма, потому выбор новых способен превратиться в нехилую головную боль.

Практически в каждом конкретном случае у разных производителей (а иногда даже у одного в рамках серии) колодки будут сильно отличаться своими размерностями.

Вариантов тут, к сожалению, нет - чтобы тормоза работали как положено, необходимо полное и безоговорочное "попадание в размер".

Поэтому колодки подбираются либо на этапе покупки нового тормозного калипера совместно с ним, подходящие по посадочному размеру; либо же выбираются точно такой размерности, какая была у прежних изношенных колодок на уже установленных на байке тормозах.

Для того чтобы не ошибиться с размерностью, достаточно будет сверить новые колодки с типоразмером старых на момент покупки, или же померить посадочные размеры на калипере, если по каким-то причинам старых колодок не сохранилось.

Какие колодки выбрать?

Что же лучше выбрать себе из всего многообразия материалов и особенностей их поведения? Разобраться вовсе не трудно!

• Для спокойных катальцев, предпочитающих размеренные прогулки в городе или парке в хорошую погоду с лёгким закосом в экстрим и кросс-кантри, но без сильных нагрузок, затяжных спусков и перегревов тормозной системы - самым верным выбором будут органические колодки, поскольку только они дадут прекрасное "схватывание", модуляцию и просто комфортное торможение без посторонних скрипов и призвуков.
• Если же вы предпочитаете круглогодично не слезать с седла своего байка, накручивая много километров в разных природных локациях и погодных условиях, периодически попадая в грязь, дождь, гололёд и прочие ненастья, при этом катаясь чуть более агрессивнее и увереннее райдеров из первой "прогулочной" категории, с периодическими спусками с высоких гор и приличной нагрузкой на тормоза - тогда можно вполне остановить свой выбор на самом универсальном варианте полуорганики/полуметалла, эти колодки чётко раскроются под описанный стиль катания и обеспечат необходимое по силе торможение, без особой оглядки на погодные сюрпризы.
• Наконец, металлические колодки следует выбирать только тем велосипедистам, у кого практически в каждую велопоездку предполагается серьёзная длительная нагрузка на тормоза, с перегревами и купаниями в грязи и прочих суровых испытаниях - это могут быть даунхильщики, просто любители безграничного кросс-кантри и фрирайда, да и просто те, кто часто ездит по асфальту в горной местности с перепадом высот в несколько километров и соответствующими скоростными спусками "на тормозах" - металлический компаунд сможет раскрыться только в таких непростых и не совсем тривиальных условиях, поскольку уверенное схватывание этих колодок и модуляция начнётся только после нехилого нагрева рабочей поверхности колодок/диска, что не получить в режиме обычного катания (где они окажутся как раз вялыми и просто неподходящими).
• Керамика остаётся уделом профессионалов и максималистов, кому мало отдачи от обычных металлических колодок и хочется получить больше, в том числе улучшить силу и мягкость торможения при сниженном шуме, однако с поправкой всё на те же высоконагруженные условия, ведь для прочих керамика тоже не очень пригодна.

Всем спасибо за внимание! Если статья вам помогла и понравилась, поддержите нас лайком и подпиской ;)!