Тормоза являются наиболее важным элементом безопасности автомобиля. Мы воспринимаем их как должное, но им приходится справляться с невероятно жесткими требованиями и проблемами. Присмотритесь к тому, как они разрабатываются и как они работают.
Вы нажимаете на тормоз, и машина начинает замедляться. В зависимости от того, как сильно вы нажимаете на тормоз, он немного замедляется, сильно или полностью останавливается. Это кажется простым, и на самом деле это было то же самое на протяжении десятилетий. Несмотря на растущее присутствие электроники в большинстве автомобильных систем, механическая часть тормозных систем остается практически неизменной. Классические дисковые или барабанные тормоза сегодня можно найти в каждом автомобиле, и они в основном работают по тому же принципу.
Но все гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. «К функциональности тормозов предъявляется ряд требований, из-за которых проектирование тормозной системы становится чрезвычайно сложной задачей, — говорит Михал Клофек, координатор тормозной системы и системы управления в ŠKODA Technical Development. Основополагающим требованием, конечно же, является безопасность: тормоза должны безопасно останавливать автомобиль на определенном расстоянии даже в случае частичного отказа системы. Это расстояние определяется правовыми нормами.
Кому-то нравится резкое торможение, кому-то мягкое
«Мы, конечно, выполняем требования правовых норм, но стараемся делать еще больше. Нынешняя ŠKODA OCTAVIA , например, останавливается со 100 км/ч до нуля за 33–34 метра, что превосходно», — объясняет Клофек. По его словам, еще одним фактором достижения такого короткого тормозного пути являются современные шины, способные передавать эффект торможения на дорожное покрытие.
Чтобы водителю было легко пользоваться тормозом, он всегда контролировал транспортное средство и его не беспокоили какие-либо нежелательные эффекты торможения, помимо законодательных требований должен выполняться дополнительный набор критериев и требований к конструкции тормоза. «У всех немного разные ожидания от тормозов. Некоторым водителям нравится мгновенная поклевка, другие предпочитают менее агрессивное торможение», — объясняет эксперт по тормозам. Настройка тормозов — это всегда нечто вроде компромисса, когда специалисты должны учитывать всех пассажиров автомобиля, а не только водителя. Для их комфорта все нужно откалибровать, чтобы эффект торможения имел достаточно естественный отклик.
В результате ŠKODA приходится учитывать и другие параметры, помимо безопасности. «Первый — это получение правильной кривой интенсивности торможения, т. е. обеспечение того, чтобы интенсивность торможения плавно возрастала по мере того, как сильнее нажимается педаль тормоза, чтобы управление тормозом было естественным и приятным для водителя», — говорит Клофек. Второе требование заключается в том, чтобы все автомобили ŠKODA имели одинаковые характеристики тормозной системы. «Мы хотим, чтобы вы чувствовали себя как дома, если пересядете с маленькой модели, такой как FABIA, на большой внедорожник, такой как KODIAQ », — подчеркивает Клофек.
Тормоза никогда не должны удивлять водителя и должны работать одинаково при любых обстоятельствах. Например, при движении по неровной поверхности тормозные элементы не должны отделяться, чтобы при нажатии на педаль водитель всегда чувствовал сопротивление. Помимо этих требований к поведению и безопасности (которые включают в себя прохождение теста на целостность тормозов при многократном торможении , тест на спуск с горы или тест на устойчивость системы ESP), дизайнеры теперь ограничены законодательством, регулирующим, например, использование определенных материалов. Асбест, аммиак, свинец, кадмий и, совсем недавно, медь запрещены.
Как работают стояночные тормоза?
Так называемый «ручник» на самом деле является дополнением к обычной тормозной системе и сегодня работает в основном двумя способами. Классический приводится в действие рычагом, который натягивает тормозной трос через стержни, которые (в случае дисковых тормозов) выдвигают поршень тормозного суппорта через специальную червячную передачу, чтобы прижимать колодки к диску. При отпускании троса колодки возвращаются в исходное положение. Барабанные тормоза работают аналогичным образом.
Однако современная тенденция состоит в том, чтобы иметь . Здесь нажатие кнопки (или какой-либо другой импульс) заставляет электродвигатель выталкивать поршень через специальный небольшой редуктор, который также содержит червячный привод.
Различные параметры автомобиля — вес, размер колес, мощность двигателя — играют роль в конструкции тормозов. Тормоза всегда должны быть не только функциональными, но и экономичными. Акустический комфорт тоже важен. Визг тормозов — один из самых неприятных отвлекающих факторов для пассажиров автомобиля (и всех остальных). «Мы никогда не сможем полностью избежать этого. Существует практически бесконечный диапазон рабочих условий и ситуаций, которым могут подвергаться тормоза, не говоря уже об изменяющихся условиях и фазах жизненного цикла ваших тормозов. Тем не менее, устранение нежелательных звуков — важная часть нашей работы», — объясняет разработчик ŠKODA.
Шум и другие выбросы
Борьба со визгом — хорошая иллюстрация сложности разработки тормозов. Тормоз, спроектированный по параметрам данного автомобиля, сначала разрабатывается как прототип. Затем его испытывают в тестовых условиях , которые могут выявить определенную склонность к визгу. Далее все проверяется на практике, ведь вопреки распространенному мнению не только пара колодка-обод (или барабан-башмак) вызывает высокий шум.
«Визг — это просто результат того, что какая-то часть вибрирует на частоте, которая вызывает этот слышимый звук. Таким образом, действие тормоза может вызвать вибрацию компонента подвески», — объясняет Клофек. Затем инженеры разрабатывают структурные модификации, чтобы максимально подавить эти частоты. Иногда, говорят они, сработает замена колодок, где достаточно добавить небольшой кусочек металла, который изменяет жесткость колодки и гасит определенные частоты, а в других случаях форма отливки тормозного кронштейна должна быть изменена. изменено. В любом случае цель состоит в том, чтобы в идеале заглушить частоту, на которой она возникает.
По его словам, всегда есть возможности для улучшения тормозов. Законодательство, например, также уделяет особое внимание сокращению выбросов твердых частиц из тормозов, что в основном означает снижение износа тормозов. Достижения в разработке материалов позволяют постоянно улучшать устойчивость тормозов, например, к коррозии, которая является главным врагом правильного и комфортного функционирования тормозов. «Идеальным решением в этом отношении являются керамические диски, но это недоступная технология для серийных автомобилей. И я не думаю, что это когда-нибудь станет обычным явлением в будущем», — объясняет Клофек.
Барабаны и охлаждение из Млада Болеслав
Появление eMobility заставляет инженеров искать новые решения. «В обычных ситуациях электромобили почти всегда используют рекуперативное торможение . Но в критических ситуациях их обычные тормоза должны выполнять свою работу, а автомобиль с аккумуляторами тяжелее обычного автомобиля. Таким образом, требования к тормозам для электромобилей весьма противоречивы», — говорит специалист по разработке тормозов.
Это разнообразие требований к тормозам привело к нетрадиционному решению для электромобилей Volkswagen Group, а значит, и для электромобилей ŠKODA: даже относительно тяжелые автомобили имеют барабанные тормоза на задней оси. Это потому, что у электромобилей задний ведущий мост, и именно здесь происходит рекуперация. Дисковые тормоза, которые всегда имеют меньшую нагрузку на заднюю ось во всех автомобилях и имеют соответствующие размеры, редко вступают в действие в задней части электромобиля (с рекуперацией задней оси ). Это создает риск того, что задние дисковые тормоза на электромобилях с большей вероятностью будут подвержены поверхностной коррозии — отсюда и использование барабанных тормозов на электромобилях.
Барабанные тормоза — работа инженеров из Млада-Болеслава. ŠKODA отвечает за разработку всех барабанных тормозов для Volkswagen Group с 2004 года. Инженеры чешского автопроизводителя проектируют барабанные тормоза до последнего винта: они определяют размер отдельных компонентов в соответствии с требуемыми параметрами будущих автомобилей; они решают, как тормоз соединяется с частями шасси; как он подключен к гидравлическому контуру; как работает ручник; и много-много других деталей. Они руководят процессом от начала до конца, от первых компьютерных моделей до практических испытаний.
Есть еще одна технология, используемая всей группой Volkswagen, которая была разработана на заводе ŠKODA в Млада-Болеславе: активная система охлаждения тормозов. В данном случае это система охлаждения передних дисковых тормозов. Раньше воздух обычно подавался через специальные воздуховоды в бампере. Но они увеличивают сопротивление воздуха и, следовательно, ухудшают расход топлива. Разработчики ŠKODA придумали решение, использующее вентилятор радиатора двигателя. Если электроника считает, что тормоза нуждаются в более интенсивном охлаждении, чем обычно, например, при длительном спуске, включается вентилятор и направляет воздух к тормозам через специальные решетки, расположенные для этой цели в днище автомобиля.которые не влияют на аэродинамику. «Теплый воздух из радиатора все еще достаточно прохладен, чтобы без проблем охлаждать тормоза», — говорит Клофек, объясняя, как работает эта умная идея.
