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%.