Плавающие тормоза на мотоцикле
Тормозная система мотоциклов
Обычно обучаются на категорию «А» и покупаются мотоциклы ради скорости, ради того, чтобы лететь по пустынным улицам со скоростью под 100 км/ч, а то и 200 км/ч. Однако на дорогах часто возникают аварийные ситуации: выбежавший на дорогу ребёнок или неожиданно повернувшая машина. И удастся ли гонщику избежать аварии зависит от исправности и эффективности его тормозной системы.
От чего зависит тормозной путь и время торможения мотоцикла
Типы тормозов на мотоциклах
Главный критерий оценки тормозной системы – это тип тормозного механизма. В магазинах вы найдёте два существующих типа тормоза: дисковый и барабанный. Рассмотрим различия.
Барабанные тормоза
Барабанный тормоз работает следующим образом: при торможении 2 серповидные тормозные колодки раздвигаются и прижимаются фрикционными накладками к внутренней стороне тормозного барабана, представляющего собой полый цилиндр. Когда торможение прекращается стяжные пружины возвращают колодки в исходное положение.
Барабанный механизм тормоза стоит недорого, он защищён от грязи и других внешних физических факторов. Благодаря маленькой рабочей поверхности колодок такие тормоза прослужат дольше. Недостатком барабанного тормоза является неустойчивость к температурам: при торможении механизм сильно нагревается и приходит в негодность. А при отрицательных температурах фрикционные накладки примерзают к колодкам, из-за чего тормозная система становится неисправной. Помимо этого, барабанный тормоз имеет большие габариты и вес и издаёт неприятный скрежет при торможении.
Дисковые тормоза
Механизм работы дискового тормоза такой: к вращающемуся диску крепятся плоские тормозные колодки, на которые действует большой поршень, соединённый шлангом с поршнем поменьше. Маленький поршень крепится к рычагу тормоза или педали, за счёт чего и происходит торможение. Разница в размере поршней позволяет прилагать меньше усилий, чем в случае с барабанным тормозом.
По сравнению с барабанным тормозом дисковый гораздо легче в эксплуатации и замене. Он изнашивается медленнее, а в случае износа заметить проблему легче, чем в барабанном тормозе. Дисковый тормоз устойчив к температурам, не нагревается и не реагирует на влажность. Однако его износостойкость меньше, чем у барабанного тормоза, а стоимость, наоборот, больше.
Классификация тормозов по типам суппортов
Суппорт – это деталь тормоза, отвечающая за исправную работу колодок. Он представляет собой узел, прижимающий колодки к диску, когда водитель мотоцикла нажимает на тормоз. От суппорта и его крепления к диску зависит очень многое.
Моноблочные и составные суппорта
Моноблочные суппорта отливаются или куются в виде одного цельного элемента. Составные суппорта состоят из двух частей, соединяющихся высокопрочными стальными болтами. Весят они одинаково, однако составные суппорта считаются более прочными благодаря стальным болтам между частями. В отличие от моноблочных суппортов они устойчивы к высоким температурам при торможении и дольше сохраняют работоспособность.
Плавающие и неподвижные суппорта
У неподвижного суппорта (рис. А) тормозные цилиндры располагаются с двух сторон диска друг напротив друга, в то время как у плавающего суппорта (рис. В) цилиндры расположены только с одной стороны. Неподвижные суппорта мощнее, так как в них всегда устанавливается цилиндры устанавливаются парами, они стоят дороже, но и ощущаются при нажатии на тормоз лучше. Плавающие суппорта компактнее, легче в установке и замене и дешевле, однако их мощность меньше, а ощущение педали тормоза хуже.
Радиальные и осевые суппорта
Если болты крепежа суппорта расположены параллельно тормозному диску, это радиальный суппорт (слева), если перпендикулярно диску – осевой (осевой). При плавном торможении разница незаметна, однако в условиях аварийного торможения радиальные суппорта дают лучший контакт колодок с диском и, как следствие, сокращают тормозной путь. В эксплуатации радиальные суппорта легче, но и стоят они дороже осевых.
Типы тормозных дисков по материалу изготовления
Как это не удивительно, но материал тормозного диска тоже влияет на тормозной путь мотоцикла. От материала диска зависит износоустойчивость тормозного механизма и скорость аварийного торможения.
Чугунные диски
Диски из ковкого железа
Диски из нержавеющей стали
Тормозная жидкость для мотоциклов: классификация и отличия
Ни один тормозной механизм не будет работать без тормозной жидкости. Пополнять бачок с тормозной жидкостью необходимо каждые 1000 км пробега (или два раза в год). Если уровень жидкости превышает отметку «lower», то поводов для беспокойства нет.
Виды тормозной жидкости
Это самая распространённая и недорогая тормозная жидкость, однако у неё есть много недостатков. В состав Dot3 входят вещества, разъедающие краску и натуральную резину (поэтому использование тормозных прокладок из натуральной резины в этом случае строжайше запрещено). А открытая упаковка с Dot3 хранится одну неделю, после чего становится непригодной. К плюсам Dot3 относится её высокая температура кипения, что важно при аварийном торможении.
Dot4 так же токсична, как и предыдущая жидкость, однако её температура кипения выше. То есть в условиях резкого торможения вероятность перегрева и повреждения тормозной системы меньше. В открытом виде Dot4 хранится несколько недель.
Dot4 смешивается с Dot3, однако лучше добавлять тормозную жидкость с высоким классом в жидкость с низким классом, а не наоборот.
Dot5 хранится долго, она не разъедает краску и сочетается со всеми видами резины. Но она не поглощает воду, поэтому влага в гидравлической системе сразу же приводит к коррозии. Перед использованием Dot5 прокачайте тормозную систему 2-3 раза и удалите весь воздух. Эта тормозная жидкость не смешивается с другими.
Dot5.1
Dot5.1 по характеристикам превосходит другие тормозные жидкости: она имеет самую высокую температуру кипения, так что для резкого торможения подходит лучше. Для высоких скоростей Dot5.1 используется чаще, но из-за относительной новизны найти эту жидкость можно не во всех магазинах, и стоит она дороже. Эта тормозная жидкость подходит ко всем типам резины, но так же, как Dot3 и Dot4 она разъедает краску.
Тормозные колодки
Во время резкого торможения колодки подвергаются повышенной нагрузке, и именно они отвечают за износостойкость тормозного механизма. Поэтому к выбору тормозных колодок следует подойти внимательно и выбрать ту модель, которая подходит для ваших целей.
Типы колодок
Условия эксплуатации
Основной критерий, на который следует опираться при выборе колодок – это область их применения. Существует колодки для ежедневного и спортивного использования мотоцикла, для дальних расстояний, гонок или езды в условиях аномально холодных температур.
Менять колодки необходимо тогда, когда толщина рабочей поверхности становится менее 2 мм. Переднее колесо – ведущее, на него падает вся нагрузка во время торможения, поэтому менять его колодки нужно в 3 раза чаще, чем на заднем колесе. Даже если в колесе не один комплект колодок, во время обслуживания заменяйте каждый из них.
Риск неправильного выбора
Неправильно подобранные колодки увеличивают тормозной путь и повышают скорость износа тормозного механизма. При использовании колодок неправильных размеров педаль газа становится жёсткой и резкой, а время торможения вырастает. Также не следует использовать колодки для спортивных и гоночных мотоциклов на ежедневных байках и наоборот. Это приводит к резкому падению температур и, как следствие, длинному тормозному пути и низкой износостойкости.
Обслуживание тормозной системы
Исправность тормозной системы – это залог безопасной езды на мотоцикле. Изношенный механизм тормозов не будет эффективен и может привести к серьёзным последствиям. Чтобы избежать аварийных ситуаций, периодически проверяйте состояние тормозов. Для этого проверьте состояние и толщину тормозного барабана, толщину колодок и накладок, состояние тросов или шлангов и уровень тормозной жидкости. Помните, что никакая из деталей не должна быть изношена или со следами коррозии. Рабочие тормоза – эффективное торможение.
Остановка по требованию, часть 2
Устройство тормозной системы мотоцикла, продолжение
Текст: Артем ‘S1LvER’ Терехов
Фото: motorcycleusa.com
В первой части статьи мы пробежались по общим вопросам, касающимся тормозной системы. Сейчас давайте взглянем на более «вкусные» штучки, радующие слух каждого любителя качественных компонентов. Конечно, не обойдем стороной и различные системы ABS, ведь безопасность – тоже важный аспект покатушек.
Половинки против монолита
Тормозной суппорт – это исполнительный механизм тормозной системы. При нажатии на педаль или тормозную ручку поршень выдвигается из цилиндра и прижимает колодку к диску. В отличие от главного цилиндра, диаметр поршня больше, и именно эта разность образует эффект гидравлического усиления.
Наиболее распространенный тип суппортов в мотостроении – суппорты неподвижного типа. С каждой стороны диска присутствует одинаковое количество поршней и цилиндров, расположенных друг напротив друга. Цилиндры сообщаются при помощи внутреннего канала, так что давление жидкости в них одинаково. При торможении все поршни двигаются в направлении диска, прижимая к нему колодки с двух сторон.
Большинство таких суппортов изготавливаются из алюминия и состоят из двух половин, которые скрепляются между собой болтами. Суппорт выглядит как буква «С», на концах которой расположены поршни, двигающиеся навстречу друг другу при торможении. Силы, возникающие при этом, стремятся «распахнуть» суппорт, как книгу. Естественно, часть полезной энергии на этом этапе теряется – некоторая часть усилия, генерируемая ручкой тормоза и главным тормозным цилиндром, тратится впустую.
Моноблочный литой суппорт Brembo HP M4
Поэтому там, где все решают доли секунды и острейшие грани между победой и поражением, появилась необходимость исправить положение. Так появились моноблочные тормозные суппорты – они выполнены одним цельным элементом из алюминиевого сплава (литье, ковка – технологии изготовления различны), что уменьшает вес конструкции и препятствует воздействию «распахивающих» сил.
Есть еще суппорты плавающего типа, в которых поршни расположены лишь с одной стороны суппорта, однако они не слишком эффективны – их применяют на бюджетных машинах, где уменьшение затрат является главным фактором.
Три – не толпа, но лучше, чем один
Развитие суппортов привело к тому, что инженеры решили устанавливать несколько поршней меньшего диаметра, чем один, но большего. Это делается для снижения общего веса диска и суппорта без снижения производительности. Наличие одного большого поршня вызывает необходимость использования большого диска, что утяжеляет его. Два или три небольших поршня, выстроенных в ряд, обеспечивают ту же самую площадь колодки и увеличение эффективного диаметра диска – от этого увеличивается тормозное усилие.
Сейчас многие производители используют два или три поршня различных диаметров в одном суппорте, что обеспечивает более прогрессивное торможение. Применение в суппорте поршней разного диаметра обеспечит разную длину их хода при том же самом перемещении рычага. Это означает, что поршень меньшего диаметра переместиться дальше, и коснется тормозной колодки раньше поршня большего диаметра. По мере увеличения давления на рычаг начинает действовать второй поршень, который увеличивает тормозное усилие.
Чтобы еще более разнообразить жизнь поршней, в некоторых тюнинговых тормозных системах используется принцип «один поршень – одна колодка». Например, в шестипоршневом суппорте будет шесть отдельных тормозных колодок. Они работают особенно хорошо в суппортах с поршнями различного диаметра, поскольку разные хода поршней достигаются без перекоса колодки.
Радиальное мышление
Говорят, что «радиальные тормоза лучше, чем обычные». Давайте разберемся, почему так говорят и правильно ли это.
Первыми серийными мотоциклами, оснащенными радиальными тормозами, стали спортбайки, что сразу говорит нам о высокой эффективности новой системы – на производительную технику плохое не поставят. Почему «радиальные»? Все просто – крепления суппортов находятся на равном удалении от оси колеса, то есть, организованы по радиусу тормозного диска. Радиальные тормоза позволяют снизить вес конструкции, обеспечивают равномерное прижатие колодок к тормозным дискам и обеспечивают большую силу торможения при прочих равных условиях.
Технология показала себя настолько хорошо, что сейчас практически невозможно встретить спортбайк с традиционной системой крепления суппортов. Кроме того, «радиальщина» потихоньку перебирается на продвинутые стриты и нейкеды. Теперь, пожалуй, от вопросов производительности перейдем к вопросам безопасности.
Анти-блок – анти-человек?
Существует множество мнений об уместности применения антиблокировочной тормозной системы на мотоцикле. Как правило, чем «круче» райдер, тем громче он выступает с речами о том, что «ABS мне не нужна, я и так могу тормозить на пределе всегда и везде, в любых условиях». Конечно, на гоночном треке ABS будет только мешать, потеряется «обратная связь» при интенсивном оттормаживании, однако нас читают не только трековые маньяки – среди вас, уважаемые читатели, я уверен, есть нормальные люди, которые хотят дожить до стадии опытного пилота с минимальным риском для жизни. Либо те, кто желает иметь дополнительную уверенность при торможении в далеких от идеала погодных условиях. Поэтому следующий текст, дорогие трековые гуру (говорю без всякой иронии), предназначен не для вас.
Как нетрудно догадаться, антиблокировочная тормозная система (АБС) предотвращает блокировку колес при слишком резком торможении или больших неровностях дорожного полотна. Управляет системой непростая комбинация электроники и гидравлики. Датчики получают информацию о скорости вращения колеса от зубчатых дисков, установленных на ступицах колес (многие называют их «трещотками»), и посылают эту информацию в виде напряжения в блок управления АБС. Там умный кремниевый мозг сравнивает угловые скорости переднего и заднего колес и, если отклонение превышает заданную величину (обычно это около 30%), которая указывает на начало скольжения, посылает сигнал гидравлическому устройству (модулятору давления) на кратковременное понижение давления в тормозной системе. Часто работу АБС можно ощутить в виде пульсаций на ручке тормоза – это быстро чередуется повышение и понижение давления в тормозном контуре. Модулятор продолжает снижать давление в системе до исчезновения сигналов о заклинивании колес. Электронный мозг не смутить даже одновременной блокировкой обоих колес.
Наиболее современная вариация антиблокировочной системы принадлежит «перу» Honda. Спортивная парочка CBR600RR и CBR1000RR с 2009 года оснащается комбинированной антиблокировочной тормозной системой под именем C-ABS (Combined ABS).
Схема работы Honda C-ABS (источник рисунка неизвестен)
Говоря об «ассистирующих» пилоту тормозных системах, нельзя не упомянуть комбинированную систему, также от Honda. Никакой умной электроники здесь нет, все гораздо проще. В системах некоторых байков (например VFR800 или ST1300) используются и передние, и задние тормоза, даже если райдер нажал только на педаль или ручку. Рукоятка переднего тормоза активизирует некоторые или все поршни в обоих передних тормозных суппортах (конкретная конфигурация меняется от одной модели к другой) и косвенно задний суппорт, в зависимости от усилия, прилагаемого к рукоятке переднего тормоза. Левый передний суппорт подвешивается на оси и соединяется с задним суппортом через вторичный главный цилиндр и клапан пропорционального давления. При достижении тормозным усилием заданного уровня левый суппорт приводит в действие вторичный главный цилиндр, заставляющий срабатывать задний тормоз. Педаль заднего тормоза активизирует задний тормозной суппорт или его часть (опять же, все зависит от модели мотоцикла) и в некоторой степени часть каждого переднего суппорта. Клапан запаздывания в системе привода заднего тормоза обеспечивает прогрессивное торможение и усиление контроля на скользких или неровных поверхностях.
Honda VFR800 2006 оснащается комбинированной тормозной системой
Системы контроля тяги (traction control) относятся скорее, к вопросам управляемости, а не к тормозам – поэтому о них мы поговорим как-нибудь отдельно. Очередная тема по устройству байка позади, мы разобрались (скромно надеюсь на это) с тем, что происходит, когда райдер «давит по тормозам». В следующих статьях мы остановим свое внимание на подвесках и рулевом управлении мотоцикла. До скорого!
МОЙ МОТОЦИКЛ
С 2003 года ведущие мировые мотопроизводители оснащают свои байки суппортами с креплениями радиального типа. Понятное дело, первыми такие тормоза получили топ-модели спортивных мотоциклов. Со временем радиальные тормоза появились на стритах, тяжелых туристических машинах и круизерах. Итак, почему вообще случился переход от обычных тормозов к радиальным?
Известно, что радиальные тормоза пришли в серийные мотоциклы из недр чемпионата MotoGP. Здесь как нигде более механизмы и устройства байков подвержены экстремальным условиям работы. Тормозная система – очень яркий тому пример.
Карбоновые тормозные диски, применяемые в болидах MotoGP, работают в температурном режиме от 400 ºС до 600 ºС, а в условиях жесткого торможения их поверхность может нагреваться до 750-800 ºС. Кроме температурных, тормозная система поддается большим механическим нагрузкам. Тормозное усилие, которое противодействует инерционному движению мотоцикла, может вызывать деформации как отдельных деталей, так и целых узлов. Чем больше это усилие, которое зависит как от геометрии передней подвески, так и от конструкции тормозной системы – тем меньшее время занимает сброс скорости.
Физика и геометрия
Слева – схема крепления суппорта обычного типа, справа – радиального. Последний тип тормозов при равных условиях (диаметр диска, количество поршней в суппорте, наружный диаметр колеса, вес мотоцикла, качество резины) имеет большую эффективность
Рассмотрим детально механизм работы обычного типа тормозов. Тормозное усилие, приложенное суппортом, состоит в механических деформациях. Ступица диска (желтая на рисунке) воспринимает на себя деформации и при этом удерживает рабочую поверхность диска в одной плоскости, что обеспечивает эффективность тормозов при значительных тормозных усилиях. При особенно агрессивном торможении ступица не в состоянии принимать «весь удар» деформаций на себя и передает их на диск. Диск, в свою очередь, не может оставаться плоским и, создав «волну» перед суппортом как пленка в кассетном магнитофоне, начинает нагружать суппорт. Далее суппорт передает нагрузку на перо вилки, которое стремится провернуться вокруг своей оси, и единственной деталью, противодействующей этим перегрузкам, является ось колеса. Сопротивление оси деформациям приводит к появлению ощутимых вибраций, что осложняет пилотирование и торможение.
Тормозной диск провоцируют к деформациям и сами суппорты. С точки зрения механики и геометрии, их крепление к перу вилки недостаточно жесткое. Нижний незакрепленный конец суппорта «трепещет» подобно флагу на ветру и увлекается вверх диском, движущимся по часовой стрелке. Из-за этого появляется момент силы для проворота пера вилки.
Если не менять способ крепления суппорта, бороться с этим эффектом можно двумя способами: увеличивать жесткость колесной оси, или тормозного диска. А это и лишний вес, и снижение управляемости за счет возрастания неподрессоренных масс.
Первым cерийным мотоциклом с радиальным креплением передних суппортов стал Kawasaki ZX-6R 2003 модельного года. Усовершенствования передней подвески были грандиозными. Вместо обычной вилки была установлена перевернутая, а вместо 6-поршневых суппортов с 300-мм дисками – 4-поршневые радиальные суппорты с 280-мм дисками
Радиальное решение проблемы
Но есть еще третий способ: радиальное крепление суппорта. В производстве современных мотоциклов его используют именно с целью исключения вибраций на руле – то есть во избежание перегрузок на оси колеса, а значит и деформаций.
Весь смысл радиальных тормозов заложен в самом названии. Точки крепления суппорта расположены на одинаковом расстоянии от оси, которая является центром тормозного диска и колеса. Таким образом тормозное усилие полностью прилагается к перу вилки, снимая предельные нагрузки с колесной оси. Кроме того, теперь сам суппорт крепится не перпендикулярно, а параллельно движению диска, что также положительно влияет на жесткость конструкции.
Распространению радиальных тормозов содействовало появление на мотоциклах вилок перевернутого типа. Ведь теперь массивный стакан закреплен в траверсах, а место для крепления суппортов ограничено наконечником. Грубо говоря, суппорты обычного типа на «перевертыше» попросту негде крепить!
Показателен пример с передними тормозами Hyosung GV650 Aquila, который находился у нас на лонг-тесте. Чтобы успешно останавливать массивный мотоцикл, разработчики оснащают его 300-мм передними тормозными дисками. А чтобы суппорты обычного типа могли добраться до краев дисков, на наконечник вилки-перевертыша приходится крепить пластины-переходники сомнительной жесткости. Гораздо логичнее было бы поставить радиальные суппорты, но, вероятно, это увеличило бы цену мотоцикла.
Вывод таков. Радиальные тормоза не перегружают своими проблемами вилку при экстремальных нагрузках. Они также идеально сочетаются с «перевертышами», которые устанавливаются не только на дорогих спортбайках, но и на стритах, туристах, круизерах
Источник журнал БАЙК №10/2009
Радиальные тормоза — о том как они работают: 3 комментария
Не понял, каким образом изменениие способа крепления снимает нагрузку с оси. Оси до лампочки, прикручены суппорта в осевом направлении, радиальном или приварены. Важно направление нагрузки и реактивных сил, а они остаются неизменными. Увеличение жесткости тоже сомнительно. Причина чисто конструктивная, изменилась конструкция подвески, требовалось иное крепление тормозов.
Согласен, просто новое название, и физика также. А вот если поставить два суппорта диаметрально противоположно, то в центре на оси будет ноль сил ☝🏻Автор статьи иди учись, как говорит кот Матроскин — Шарик, ты балбес!
Добавлю, на схемке посмотрите ось вилки не в центре колёса, ))) кто рисовал схемку? Правильно «Шариков»
«Источник журнал БАЙК №10/2009»
Журналисты — физики механики.