OSodwm гидравлика
Наиболее известны у нас тормоза фирмы MAGURA. Их разработку можно считать попыткой выжать из ободных тормозов все и досуха. Устройство чисто гидравлическое: от тормозной ручки с поршнем идет гидролиния, на которой последовательно «висят» две машинки с тормозными колодками. Настройка, если внутри гидролиний нет посторонних частиц и воздушных пузырьков, не очень сложна. Проблемы могут начаться, если надо сменить тормозную жидкость, порванную гидролинию и заново прокачать тормоза. Тут без навыка и специального инструмента не обойтись. Даже в плохую погоду или зимой такие тормоза «схватывают насмерть», колесо не провернешь; поэтому ободная гидравлика очень ценится, например, в триале.
Дисковые тормоза
Дисковые тормоза известны давно и прекрасно себя зарекомендовали на автомобилях и мотоциклах.
Идея дискового тормоза проста. На втулку колеса слева, рядом со спицами закреплен стальной диск. С помощью достаточно примитивного устройства к вращающемуся диску с обеих сторон прижимаются колодки. Чем сильнее прижаты колодки, тем больше сила торможения. Колодки изготавливают из абразивного материала, и в этой малости заключено существенное отличие дискового тормоза от ободного. Обода, кроме редких исключений, делают из алюминия. Конструкторам приходится изощряться, подбирая для колодок «хитрые» композиции, которые не слишком сильно терли бы обод, но при этом хорошо тормозили. Жесткие абразивные колодки сотрут обод мгновенно, а стальной диск может работать годами. Тормозные диски (роторы) обычно имеют диаметр от 140 до 200 мм. На переднее колесо ставится диск побольше, на заднем — поменьше.
Производители долго пытались пристроить дисковые тормоза на велосипеды. Несмотря на широчайшее распространение дисков в авто — и мотостроении во второй половине XX века, создать легкие, надежные и сравнительно недорогие дисковые велосипедные тормоза оказалось весьма
сложной задачей. Поэтому велосипедный дисковый бум наступил лишь в 2000-х годах, примерно через 10-12 лет после появления первых образцов дисковых тормозов на велосипедах, участвующих в МТВ-гонках.
Устройство дисковых тормозов
Существует три типа дисковых тормозов:
1. Гидравлические.
2. Механические.
3. Гибридные.
Устройство гидравлических тормозов очевидно. Управляющий цилиндр с поршнем размещен в тормозной ручке на руле. Силовой цилиндр (а могут быть и два) приводит в действие тормозные колодки, соединенные специальным высокопрочным рукавом. Вся система герметична и заполнена жидкостью (маслом). Для наглядности можно вспомнить физику из школьной программы, в частности, описание гидравлического пресса. Один к одному! Встречаются системы с расширительным бачком и без него. Если бачка нет, то ремонт и замена масла требуют от байкера определенного навыка, а также специальных инструментов.
Конструкция механических тормозов, их еще называют «троси — ковыми» или, точнее, «с тросиковым приводом», не сложнее. Как и в V-брейках или кантилеверах, et cetera, трос тянет приводной рычаг на калипере, и несложный механизм прижимает тормозные колодки к диску. Механизмы не слишком разнообразны. Это многозаходный ходовой винт, как в кран-буксе домашнего водопровода, клин или кулачок. Клин и кулачок — близкие родственники, только один перемещается, а другой поворачивается вокруг оси. Трос и колодки совершают движение во взаимно перпендикулярных плоскостях, другие решения сделали бы механику чрезмерно сложной.
Гибридные тормоза, как понятно из названия, сочетают принципы механического и гидравлического тормозов в одном флаконе. Трос посредством рычага воздействует на гидравлическую часть, целиком расположенную в корпусе тормоза и состоящую из двух цилиндров (управляющего и силового) и небольшого объема масла между ними. В последние годы гибридные тормоза практически исчезли, а их нишу заняли гидравлические и механические дисковые тормоза.
Различия между дисковыми тормозами следуют из их конструктивных особенностей.
Явными преимуществами гидравлических систем в настоящее время являются:
• эффективность торможения и его модуляция (точность дозирования тормозного усилия), так как усилие передается с помощью несжимаемой жидкости;
• минимум трущихся поверхностей;
• отсутствие люфтов, соответственно, их легче регулировать и дозировать тормозное усилие;
• быстрота отвода колодок от диска при отпускании тормозной рукоятки;
• обеспечение большой мощности тормоза.
Механические дисковые тормоза уступают своим гидравлическим собратьям по причинам:
• наличия люфтов;
• трущихся поверхностей;
• упругости передаточных звеньев;
• повышенного износа элементов.
Для примера: трос, передающий усилие на задний тормоз, имеет большую длину; трется о рубашку; постепенно вытягивается; слегка, пружинит и меняет длину в зависимости от температуры.
Но и механические системы имеют весьма полезные особенности. К ним можно отнести:
• меньшую, по сравнению с гидравликой, цену;
• большую надежность;
• простоту ремонта и обслуживания даже в полевых условиях;
• возможность сопряжения с любой стандартной тормозной ручкой.
Рассмотрим «плюсы» и «минусы» дисковых тормозов по сравнению с ободными.
В чем состоят «плюсы»?
• больший коэффициент трения между абразивом и стальным диском по сравнению с трением резиновой колодки об алюминиевый обод;
• независимость от погодных и дорожных условий;
• не забиваются грязью и снегом;
• «вечные» обода;
• у них больший срок службы абразивных колодок и дисков;
• большая мощность торможения;
• тормоз нормально работает даже при повреждении («восьмерке») обода;
• стальные диски, в отличие от алюминиевых ободов, не боятся сильного разогрева при торможении, что важно в горных условиях;
• высокая точность дозирования тормозного усилия (модуляция);
• в дисковых тормозах реализован принцип «отрегулировал и забыл».
Каковы «минусы» дисковых тормозов?
• в первую очередь, высокая цена;
• необходимы специальные втулки, с креплениями для дисков и специальные узлы крепления тормоза на вилке и задних перьях байка;
• повышенные требования к торсионной жесткости амортизационной вилки, не всякую вилку рекомендуют использовать с дисковым тормозом;
• сложность установки и наладки, особенно для гидравлических систем;
• ограниченная ремонтопригодность в полевых условиях (в основном, для гидравлических систем);
• большая нагрузка на спицы (дабы ее снизить, увеличивают диаметр фланцев на втулках), поэтому невозможно устанавливать дисковые тормоза на колеса с радиальным набором;
• дисковые тормоза, так же как роллерные и барабанные, увеличивают так называемую неподрессоренную массу колеса и, как следствие, несколько ухудшают работу амортизации;
• сложность замены колодок на некоторых моделях;
• при торможении ось втулки стремится вырваться из открытого вниз дропаута. Усилие торможения весьма велико, и традиционный эксцентрик типа Quick Release недостаточен для прочного крепления колес при работе с дисковым тормозом, можно в любой момент остаться без переднего колеса. Это, кстати, было одной из причин создания альтернативных способов крепления колес. Сначала для экстремальных дисциплин, а теперь для марафонов и кросс-кантри стали использовать осевые стандарты QR20, MAXLE, Maxle Lite и E-thrul5QR.
В начале нынешнего века дисковые тормоза имели больший вес, но в последние годы ситуация изменилась, и все больше появляется моделей, которые легче, чем ободные тормоза. Дисковые тормоза решительно вытесняют ободные на велосипедах высшей и средней ценовой категории.
Дисковые тормоза выпускаются в разных версиях. Для DH и фрирайда производят более мощные, тяжелые конструкции с дисками увеличенного диаметра, иногда «плавающими», нередко с 2- или 4-поршневой скобой. А кросс-кантрийные тормоза — облегченные, компактные. Фирма Shimano недавно выпустила легкие дисковые механические тормоза для шоссейных велосипедов.
Тормозные ручки — это рычаги, которые служат для натяжения и перемещения тормозного троса или создания необходимого рабочего давления в гидравлических тормозных системах. Поэтому механические и гидравлические ручки устроены совсем по-разному, но могут иметь одинаковые функции, например, возможность регулировки расстояния от рычага до руля или регулировки диапазона рабочего хода.
Особенностью продвинутых тормозных ручек является наличие сервомеханизма. Сервомеханизм позволяет уменьшить ход тормозной ручки и одновременно сократить время реакции тормозных колодок и увеличить силу торможения.
с сервомеханизмом (Servo Wave system) |
Рис. 3.40. Тормозная ручка без сервомеханизма |
Слева комборучка Shimano XT с сервомеханизмом, а справа обычная (без сервомеханизма). Сервомеханизм позволяет уменьшить ход тормозной ручки и одновременно сократить время реакции тормозных колодок и увеличить силу торможения. 1,2 — начальное и конечное положение тормозных колодок с сервомеханизмом, 3,4 — начальное и конечное положение тормозных колодок без сервомеханизма. Обратите внимание на первоначальный зазор между колодками и ободом в этих случаях. Сервомеханизм позволяет увеличить зазор, что полезно, если обод имеет небольшую «восьмерку».
Сервомеханизм (от лат. servus — слуга) — следящая система автоматического регулирования. Она работает по принципу обратной связи, где управляющий сигнал оказывают механическое регулирующее воздействие на объект. Сервосистемы обладают двумя особенностями: способностью усиливать мощность и информационной обратной связью. Усиление необходимо потому, что требуемая на выходе энергия обычно велика (кинетическая энергия массивного байкера и его велосипеда, которых надо решительно и быстро затормозить), а на входе — незначительна (сила пальцев рук). Обратная связь представляет собой замкнутый контур, в прямом направлении он передает энергию, а в обратном — обеспечивает информацию, необходимую для точного управления. Много лет сервомеханизм был принадлежностью только механических тормозных ручек. Но недавно фирма Shimano разработала гидравлические тормозные ручки для групп SAINT, XT и SLX со встроенным сервомеханизмом, который быстрее подводит колодки к ротору и увеличивает тормозное усилие как минимум на 20%.