Очередная статья в серии "Техника прошлого" посвящена уникальной, не похожей ни на какие другие, конструкции дисковых тормозов, которые серийно ставились на продукцию концерна Chrysler в первой половине пятидесятых, но широкого распространения за её пределами так и не получили - во всяком случае, на автомобилях. Насколько я понимаю на русском языке про них до сих пор не публиковалось ничего, кроме машинного перевода короткой статьи из Википедии, из которого что-либо понять об их принципе действия практически невозможно. Исправляю ситуацию.
В пятидесятые годы одной из актуальных проблем мирового (а в особенности - американского) автомобилестроения было несоответствие между значительно возросшими с довоенных лет динамическими возможностями автомобилей и их тормозами: уже научились делать мощные двигатели в несколько сотен лошадиных сил, а вот тормоза оставались теми же, что и до войны: барабанными, неравномерно срабатывающими и склонными к быстрому перегреву при затяжных торможениях с высокой скорости. Особенно сильно проблема стала проявляться после появления автоматических коробок передач, которые в те годы практически не обеспечивали возможности "торможения двигателем", что резко увеличило нагрузку на рабочую тормозную систему. Частные улучшения её конструкции - установка вакуумного усилителя, введение автоматической регулировки зазора между колодкой и барабаном или алюминиевых оребрённых барабанов с чугунной рабочей поверхностью, лучше рассеивающих тепло - улучшали ситуацию лишь незначительно.
Как известно, дисковые тормоза привычного нам типа были запатентованы Фредериком Ланчестером ещё в 1902 году, а на практике его патент был реализован английской фирмой Girling к 1953, когда дисковые тормоза с оппозитной неподвижной скобой (конструкция примерно как на "классических" "Жигулях") появились на серийном Jaguar C-Type.
Но это был не единственный вариант: в Америке ещё до войны фирмой Auto Specialties Manufacturing Company (Ausco) на основе патентов Ламберта (H. L. Lambert) были созданы дисковые тормоза своей, совершенно необычной с нашей точки зрения конструкции. Коммерческий вариант под названием "самоусиливающийся двойной дисковый тормоз Ausco-Lambert" был представлен в 1948 году (далее будут для краткости именоваться тормозами A-L), и в 1949-1954 годах устанавливался по заказу на серийные автомобили фирмы Chrysler, а на лимузине Crown Imperial даже был стандартным оборудованием (и с его массой, с восемью пассажирами и водителем достигавшей четырёх тонн, они были отнюдь не лишним дополнением). Этот тип тормозов имел как преимущества, так и существенные недостатки по сравнению со ставшей традиционной конструкцией "дисков".
В первую очередь, как должно было стать очевидным из приведённых выше картинок, тормоза типа A-L имели по сравнению с привычными дисковыми тормозами "вывернутую наизнанку" конструкцию: в них для замедления использовались два не вращающихся тормозных диска в форме колец с приклеенными к их наружным поверхностям фрикционными накладками, которые усилием гидроцилиндров прижимались изнутри к плоским поверхностям вращающегося вместе со ступицей оребрённого тормозного барабана.
То есть - тормоза эти по принципу действия полностью отличались от привычных нам дисковых и фактически были ближе к барабанным, хоть и очень необычной конструкции; слово "тормозной диск" применительно к ним употребляется в совершенно ином значении, и не случайно впоследствии в Америке тормозные диски в дисковых тормозах современного типа ещё долго называли "роторами", а не "дисками", как в Великобритании - в том числе и чтобы избежать путаницы с более старой американской системой.
Тормозные диски удерживались от вращения при помощи крепящейся к поворотному кулаку подвески (или картеру моста, в случае задних тормозов) массивной Х-образной детали (на фото чёрная), которая в каталоге названа "пауком" (spider). Для возвращение дисков в изначальное положение после торможения служили стяжные пружины (на фото красные), а в лапах "паука" были расположены демпферные пружины с плунжерами, несколько смягчавшие работу механизма. Также между дисками были расположены автоматы "самоподвода" с пружинками внутри, которые "подводили" тормоза по мере износа накладок, обеспечивая постоянный зазор между их фрикционными поверхностями, что исключало необходимость ручной регулировки.
Гидроцилиндры были установлены на тормозных дисках таким образом, что каждый из них к одному из дисков (внутреннему) крепился болтом, а в прилив на втором (наружном) - упирался носиком своего поршня. Благодаря этому движение поршня преобразовывалось в поворот наружного тормозного диска относительно внутреннего.
Ещё одним ключевым элементом всей конструкции были шесть шариков из закалённой стали, расположенные между тормозными дисками в имеющих "яйцевидную" форму лунках на их внутренних поверхностях:
При нажатии на педаль тормоза гидроцилиндры срабатывали и начинали проворачивать тормозные диски друг относительно друга, при этом шарики из широких частей своих лунок переходили в узкие, расклинивая тормозные диски и прижимая их тормозные накладки ко внутренним поверхностям барабана. Для срабатывания механизма было достаточно небольшого нажатия на педаль, от которого фрикционные накладки легко касались барабана - после этого вращающийся барабан за счёт силы трения между ним и накладками увлекал тормозные диски за собой и ещё больше проворачивал их друг относительно друга, заставляя фрикционные накладки прижиматься к ответным поверхностям ещё сильнее - тот самый эффект "самоусиления":
Утверждалось, что эффект "самоусиления" был настолько мощным, что автомобилю с тормозами типа A-L совершенно не был нужен усилитель тормозов. Этот эффект наблюдается и при работе обычных барабанных тормозов с двумя ведущими колодками, а вот у дисковых тормозов современного типа - полностью отсутствует, и с ними применение усилителя крайне желательно, особенно в случае дисковых тормозов "по кругу" - иначе усилие на педали будет избыточным, во всяком случае в случае достаточно тяжёлой машины.
При отпускании педали диски сходились под действием стяжных пружин и возвращались в своё изначальное положение, шарики переходили обратно в широкие части лунок, фрикционные накладки теряли контакт с барабаном и торможение немедленно прекращалось.
Так как ручной тормоз на автомобилях "Крайслер" был центральным трансмиссионным - в виде отдельного барабана на вторичном валу коробки передач - проблемы с интеграцией в конструкцию задних дисковых тормозных механизмов "ручника" не возникало.
Главным преимуществом таких тормозов было то, что их рабочие поверхности были плоскими, а не цилиндрическими, как у традиционных барабанных. Как известно, обеспечить равномерный контакт двух плоских поверхностей намного проще, чем криволинейных - а значит, тормоза A-L обеспечивали намного большую равномерность срабатывания и стабильность характеристик. Кроме того, площадь их фрикционных накладок была на 40% больше, чем у самого мощного из использовавшихся на автомобилях "Крайслер" барабанного тормоза - а значит они намного лучше рассеивали тепло при затяжных торможениях.
Тормоза A-L очень быстро срабатывали и не требовали эксплуатационной регулировки - зазор между накладками тормозных дисков и барабаном поддерживался автоматически. По утверждениям производителя, тормозная дистанция с тормозами A-L уменьшалась более, чем вдвое по сравнению с имеющими такой же размер барабанными, а перегреть их было и вовсе практически невозможно: на испытаниях автомобиль с обычной тормозной системой выдержал не более трёх полных остановок с максимальным замедлением со скорости в 60 миль в час (90 км/ч), в то время, как тормоза A-L продолжали совершенно нормально функционировать и после 15 таких же замедлений. В общем - данная конструкция имела многие из преимуществ, характерных для любых дисковых тормозов.
Правда, рекламные материалы не упоминали целый ряд проблем, возникавших на практике. В первую очередь, тормоза A-L оказались очень сложными, со множеством деталей, требующих изготовления с высокой точностью, и из-за этого очень дорогими: их установка добавляла к и без того немалой стоимости "Крайслера" $400, или, с учётом инфляции, примерно 3,5 тысячи современных долларов. Это составляло почти четверть от цены нового автомобиля вроде "Форда" или "Шевроле" в базовой комплектации. Очень дорогими были и "расходники", включая тормозные диски. Собственно говоря, их периодическая замена предусмотрена и не была, вместо чего производителем предлагалось переклеивать фрикционные накладки, а сами диски менять только при полном износе. Увы, но обеспечить в кустарных условиях мастерской качественную склейку удавалось далеко не всегда, и отрывание накладки в процессе эксплуатации не являлось редкостью; на многих из продающихся сегодня тормозных дисков к этим автомобилям отсутствуют как минимум одна-две накладки.
Проблемами были также очень резкое срабатывание тормозов и их склонность к блокировке, а также слишком высокая чувствительность - даже при лёгком нажатии на педаль водитель чуть ли не вылетал через лобовое стекло (обратная сторона мощного эффекта "самоусиления"). В отличие от дисковых тормозов обычного типа, позволяющим резко увеличить усилие на тормозных колодках за счёт того, что они снаружи прижимаются к очень прочному на сжатие чугунному тормозному диску, у тормозов типа A-L усилие, с которым фрикционные накладки прижимались к барабану, было ограничено прочностью последнего, поскольку он при этом работал не на сжатие, а на излом. Это, в свою очередь, ограничивало и развиваемое механизмами данного типа тормозное усилие.
Имелись и специфические дефекты конкретной реализации: из-за недостаточного количества шариков нагрузка на них была излишне велика, а использованный для них материал - недостаточно твёрдым, из-за чего они могли со временем деформироваться, приводя к выходу всего механизма из строя. Кроме того, по мере износа рабочие поверхности барабанов становились неровными (как и поверхности дисков в тормозах современной конструкции), и расточить их зачастую не представлялось возможным, поскольку ремонтные мастерские тех лет были "заточены" под расточку обычных тормозных барабанов с цилиндрической рабочей поверхностью - до массового появления дисковых тормозов в Америке оставалось ещё как минимум лет десять.
В 1953 году конструкция была модернизирована, в основном с целью повышения удобства технического обслуживания. В частности, был изменена конструкция ступичных подшипников, которые до этого повторяли использовавшиеся на барабанных тормозах, что сильно затрудняло работу по извлечению тормозных дисков для замены накладок. Но это не особо помогло - дисковые тормоза так и оставались очень редко заказываемой опцией. После 1954 года предлагать их перестали из-за высокой цены, отсутствия спроса и появления на автомобилях Chrysler улучшенной конструкции вакуумного усилителя, что в те годы посчитали более приемлемым решением проблемы. Вновь дисковые тормоза появились на продукции "Крайслера" только в середине шестидесятых - естественно, уже современной конструкции.
Точное количество автомобилей Chrysler, выпущенных с такими тормозами, неизвестно, но в него нужно включить как минимум несколько сотен выпускавшихся каждый год лимузинов Crown Imperial, к чему следует добавить также некоторое количество дорогих универсалов Newport Town & Country, в 1950 году также имевших тормоза A-L в базовой комплектации, и неизвестное (но не особо большое) количество автомобилей других моделей, заказанных с данной опцией. Тем не менее, дисковые тормоза A-L оставались настолько редкими, что уже во второй половине пятидесятых годов найти запчасти для них было почти невозможно, и многие автомобили с ними были переоборудованы своими вторыми-третьими владельцами на обычные барабанные тормоза.
Потеряв своего крупнейшего заказчика, с 1955 года фирма Ausco стала предлагать усовершенствованный вариант своих тормозов для спортивных автомобилей и тюнинга под обозначением Double-Disc Safety Brake. Однако к этому времени у них появился более удачный конкурент - настоящие дисковые тормоза европейского типа. Тем не менее, сама фирма выжила и не забыла про эту конструкцию даже спусти много десятков лет.
В настоящее время усовершенствованный вариант таких тормозов предлагается фирмой Ausco для горнодобывающей отрасли и в качестве тюнинга для внедорожника Toyota Land Cruiser 70. В нём используется тот же самый механизм с шариками, расклинивающими тормозные диски при их провороте друг относительно друга - правда, шариков вместо шести стало уже двенадцать. При этом современные тормоза Ausco являются полностью герметизированными, что предотвращает попадание к рабочим поверхностям песка и грязи, а их фрикционные поверхности выполнены по типу мотоциклетного многодискового сцепления и работают в масляной ванне. Это обеспечивает очень высокую надёжность и долговечность даже при эксплуатации в условиях пустыни или запылённой шахты.
Ещё одной областью, в которой тормоза Ausco Lambert нашли широкое применение, были сельскохозяйственные трактора фирм Farmall и Massey Ferguson. У них вместо фрикционных накладок использовались отдельные клёпаные фрикционные диски, очень похожие на диски сцепления, а привод был механическим рычажным. Но в остальном принцип действия был абсолютно тем же самым, что и в автомобильных тормозах - те же самые шарики и приведение в действие проворачиванием тормозных дисков друг относительно друга.
Видимо, именно отсюда эта конструкция тормозных механизмов "перекочевала" и на наши трактора "Беларус" МТЗ-80 и подобные:
Теперь вы знаете ответ на вопрос о том, что общего у роскошных американских лимузинов "Крайслер" начала пятидесятых годов и советских тракторов "Беларус" )) Это, конечно же, использование и на тех, и на других дисковых тормозов типа "Оско-Ламберт". Такой вот чудесный круговорот конструкций в природе: то, что не нашло применения на автомобилях, получило широкое международное признание в совсем другой области..
Ранее в этом же цикле статей: