Чем отличаются радиальные тормоза
СОДЕРЖАНИЕ
История
Мотоциклы Douglas были доступны с дисковыми тормозами исследовательской ассоциации спереди и сзади на их модели RA 1923 года, иногда называемой моделью TT, с машиной с коляской Фредди Диксона 1923 года, выигравшей TT этого типа, также имеющей управляемый пассажира дисковый тормоз для колеса коляски.
Lambretta TV125 Series 3 был первым современным серийным мотоциклом с дисковым тормозом. Следом за ним последовал MV Agusta, выпустив ограниченный 600-кубовый туристический мотоцикл, анонсированный в 1965 году, который имел пару передних дисковых тормозов Campagnolo с тросовым приводом. Honda CB750 1969 года вывела на массовый рынок дисковые тормоза для мотоциклов, используя однопоршневой скользящий суппорт с гидравлическим приводом и сплошным передним диском.
Ранние литые колеса не были легко совместимы с барабанными тормозами. Спеченные подушечки обеспечивают улучшенное время нагрева и лучшие характеристики в сырую погоду. Асбест использовался в тормозных колодках, но его использование сократилось, когда было обнаружено негативное воздействие на здоровье.
В 1989 году BMW выпустила первый мотоцикл, оснащенный антиблокировочной системой тормозов (ABS). Система, установленная на BMW K100 LT, весила значительно больше, чем легкие системы, установленные на современных мотоциклах.
Передняя подвеска на Yamaha GTS1000, выпущенном в 1993 году, представляла собой односторонний маятник, который, помимо прочего, был направлен на уменьшение погружения при торможении. Конструкция позволяла использовать только один передний дисковый тормоз, поэтому сравнительно большой 330-миллиметровый диск был соединен с шестипоршневым суппортом, что стало первым в мире серийным мотоциклом.
Барабанные тормоза
Дисковые тормоза
Диски
Плавающие диски лучше центрируются с фиксированным суппортом. Плавающий диск также предотвращает коробление диска и снижает передачу тепла на ступицу колеса. Lambretta была первым производителем, который использовал плавающие диски на серийных мотоциклах.
Волнистые диски размещают груз ближе к оси для уменьшения инерции, лучшего отвода тепла и меньшего веса. Изначально они были разработаны для мотокроссовых мотоциклов, однако с тех пор они используются и на дорожных мотоциклах.
Раздвижной против фиксированного
В суппортах простого действия есть тормозные поршни, которые работают только с одной стороны. Этот тип имеет конструкцию с плавающим штифтом, которая позволяет поршневой стороне суппорта давить на поверхность диска и втягивать другую сторону в контакт. Суппорты двойного действия или противоположные суппорты фиксируются в нужном положении для уменьшения прогиба. Двойное действие имеет поршни, расположенные напротив друг друга по обе стороны от диска, что значительно улучшает площадь поршня.
Многопоршневые суппорты
Роторы большего размера можно использовать для увеличения тормозного усилия, но это также увеличивает вес и инерцию. Для преодоления этого тормоза производители разработали суппорты с четырьмя, шестью и даже с восемью поршнями. Увеличение количества поршней увеличивает рабочую площадь поршня, что позволяет использовать более длинные и узкие тормозные колодки и диски меньшего размера.
Крепление суппорта
Ранние суппорты дискового тормоза располагались перед ножкой вилки поверх диска. Это поместило суппорт в зону с сильным воздушным потоком для лучшего отвода тепла. На большинстве современных мотоциклов суппорты крепятся к задней части стойки вилки. Это снижает угловой момент вилки в сборе и улучшает управляемость на низких скоростях.
Радиально установленные суппорты
Радиальный тормозной суппорт установлен параллельно направлению движения тормозной системы, что делает его более жестким, чем традиционное осевое крепление, и не допускает изгибов при кручении. Отсутствие легкого бокового движения обеспечивает более точное торможение и более четкое ощущение торможения. Радиальные суппорты могут упростить модификацию существующего дискового тормоза с роторами большего размера, потому что не нужно заменять весь монтажный кронштейн, нужна только проставка между кронштейном и суппортом.
Бортовые тормоза
Конструкция суппорта
Тормоза по периметру
Компания Buell Motorcycle Company приняла на вооружение дисковый тормоз, установленный на ободе, который, как утверждается, уменьшал неподрессоренный вес в тормозной системе колеса, позволяя облегчить колесные спицы. Этот стиль обычно называют «тормозом по периметру» из-за точки крепления к колесу, и до Buell он использовался в меньшем количестве другими производителями. Их редко можно встретить на кастомных мотоциклетных колесах со спицами.
Карбоновые дисковые тормоза
Карбоновые тормоза используются в Moto GP. Трение между угольными дисками и угольными колодками создает огромное тормозное усилие; гораздо большее тормозное усилие, чем у обычных стальных дисков. Они работают при очень высоких рабочих температурах, обычно от 400 до 1000 ° C. Постоянное позднее торможение может привести к перегреву углеродно-углеродных тормозов, поскольку они быстрее окисляются и изнашиваются. Высокие температуры, необходимые для того, чтобы карбоновые тормоза были эффективными, означают, что их нельзя использовать на мокрой дороге. Для мокрых гонок гонщики должны переключить обычные стальные тормоза. Алюминиево-литиевый сплав, запрещенный на сезон 2015 г.
Комбинированные тормозные системы
Антиблокировочная система
Альтернативные новые системы
Электромотоциклы могут использовать рекуперативное торможение как для замедления мотоцикла, так и для подзарядки аккумуляторов.
KTM тайно участвовал в гонках на машине с системой рекуперативного торможения в стиле KERS во время Гран-при Valenican 125 cc 2008 года. Хотя использование системы KERS считается нарушением правил, она предшествовала ее использованию в Формуле 1.
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.
Дисковые тормоза на мотоциклах: всё, что вам нужно о них знать
Чтобы представить, как работают дисковые тормоза, зажмите монетку между большим и указательным пальцами. Монетка — это диск, соединенный с колесом мотоцикла, пальцы, удерживающие монетку – тормозные суппорты, кончики пальцев – тормозные колодки, а усилия пальцев, сжимающих монетку – гидравлика тормозной системы, за счет которой все и работает. Теперь, когда мы разобрались в устройстве тормоза, поговорим о различных типах дисков и суппортов, применяемых в подобных системах.
Тормозные суппорты и их типы
Тормозной суппорт находится над тормозным диском. В нем закрепляются тормозные колодки: они прижимаются к дискам гидравлическими цилиндрами каждый раз, когда вы нажимаете на педаль тормоза и масло из бака поступает к устройству. В зависимости от необходимого тормозного усилия, цилиндры могут быть изготовлены из пластика, алюминия или хромированной стали.
По типу конструкции
Моноблочные — изготовлены в виде единой литой детали. Такие суппорты прочнее, но дороже в изготовлении.
Составные — состоят из двух половин, соединенных болтами. Они имеют меньшее сопротивление изгибу при нагрузке, но дешевы в изготовлении и проще в серийном производстве.
По типу крепления
Плавающие и неподвижные
Если вернуться к примеру с монеткой, у плавающих суппортов цилиндр будет только с одной стороны. Например, если цилиндр будет располагаться со стороны вашего большого пальца, он будет оказывать усилие сначала на монетку, а потом на указательный палец. При торможении такой суппорт сдвигается вбок, чтобы тормозные колодки сжались.
Неподвижные суппорты не перемещаются относительно диска, и поэтому менее снисходительны к отклонениям формы диска. Неподвижный суппорт позволяет использовать несколько цилиндров парами — обычно это два, четыре или шесть цилиндров, в отличие от одного или двух в плавающем суппорте. Он позволяет развивать большее сжимающее усилие и распределяет его одновременно и равномерно на обе стороны диска. В нашем примере оба пальца будут сжимать монетку с одинаковым усилием.
Неподвижные суппорты обеспечивают лучшее ощущение педали тормоза, что нравится многим гонщикам. Но подобная система дороже, так как цилиндры изготавливаются с соблюдением высокой точности параметров и их всегда больше одного. По этой причине неподвижные суппорты используются на высокомощных мотоциклах.
Конструкция неподвижного суппорта
Плавающий суппорт также монтируется неподвижно, но его наружная рама может скользить влево-вправо с помощью штифтов и вкладышей. Усилие при торможении создаёт давление, и оно передаётся на поршень, который прижимает колодку к диску. Но так как диск неподвижен и не может скользить, усилие начинает тянуть скользящую раму, которая удерживает вторую колодку на обратной стороне диска. Преимущества плавающего суппорта – дешевизна по сравнению с неподвижным. Он легче, состоит из меньшего числа деталей и более компактен.
Конструкция плавающего суппорта
Радиальные и осевые
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!