Камеры, штрафы и АК-47: поговорим о тормозах. Часть первая.

В старых произведениях английские лорды часто пили по утрам кофе, читая свежую газету. Мне же до лордов далеко, так что мое рабочее утро начинается с бумажного стаканчика латте из МакАвто и судорожного пролистывания тонны новостей в телефоне.

Хоть Филипп Филиппович Преображенский и говорил, что для хорошего пищеварения не стоит читать советских газет, я все же каждый день наступаю на эти грабли. И в этот раз, утро было омрачено двумя новостями: количество камер видеофиксаций на дорогах увеличится, а полосы движения транспорта станут уже. Объяснение логичное, больше камер — меньше нарушений, уже полосы — меньше скорость потока, соответственно, безопасность на дорогах увеличится. Про 12 миллиардов рублей, которые получены благодаря камерам видеофиксации в Москве за 2017 год, мы промолчим. А что касается сужения полос, то есть советский мультфильм про жадного богача: больших семь шапок из овцы, не выкроишь никак.

Хороший был мультфильм. Со смыслом.

Определяем опасность

Тем не менее, борцы за ограничение и соблюдение скоростного режима трубят, что повышать безопасность на дорогах можно только уменьшив скорость потока. Только подумайте, автомобиль — это источник повышенной опасности, такое же смертельное оружие, как и АК-47. Отчасти это так, но детище Калашникова изобретено, чтобы уничтожать, а автомобиль — чтобы отвезти тещу на дачу и сгонять за пивом в Ашан. Если вы расстреляли кого-то из автомата, то видимо вы сделали это намеренно, случайность тут уже крайне мала.

Если же вы сбили кого-то машиной, то, по всей вероятности, это уже можно отнести к несчастному случаю. Бороться с такой случайностью можно только одним способом — думать и контролировать свои действия за рулем. Все эти мысли ведут к тому, что что не в клозетах у нас разруха, а в головах. Иными словами, вместо установки тысячи камер и бесконечного ограничения скорости, неплохо было бы приучить людей к культуре вождения.

И вот это уже — задача на грани невозможного. Я даже не буду приводить примеры, каждый из вас, кто сидел за рулем, знает, на каком уровне у нас культура вождения. Хотя нет, приведу все же один пример: в России действует безнаказанное нарушение скорости на 20 км/ч. Итак, скажите мне, кто ездит по правилам, и не использует это безнаказанное превышение? Алло! Я вас не слышу! Почему тишина? Да дело в том, что все едут 79 км/ч, когда стоит знак ограничения 60. Да я и сам не без греха, на мне аж два штрафа за нарушения знака на 40 км/ч, правда вовремя оплаченных. Я брат Доктора Зло, ага. “Нарушать у нас в крови” — гордая надпись на проезжающей мимо мятой “шахе” без глушителя, говорит сама за себя.

Какой русский не любит быстрой езды?

Торопимся нарушать

Поверьте, я не любитель ограничений скорости, но и нарушителей не защищаю. У всех в жизни бывает момент, когда надо превысить скорость, чтобы добраться быстрее, ну или впечатлить юную мадемуазель на пассажирском сидении. Каждый водитель должен осознавать, насколько оправдано его нарушение и насколько он мастеровит, чтобы не создавать помех другим участникам движения. Может шустрый водитель Киа Рио спешит к рожающей жене в роддом и на его месте вы вели себя так же?

Не стоит забывать и о технической части, «Шумахер» на классике имеет в разы больше шансов попасть в ДТП, чем водитель нового «бумера». Состояние подержанных машин у нас в большинстве кошмарное, люди, стараясь сэкономить на каждой мелочи, совершенно не думают о своей безопасности. Окей, я произнес волшебную фразу: «Привет, Сири! Купить техосмотр» — и ассистент мне быстро нашёл четыре сайта, где за малые деньги предоставляют талон об исправности автомобиля.

Вы можете быть уверены, что водитель позади вас едет на исправном автомобиле и вовремя сумеет затормозить, не превратив ваш седан в хетчбэк? Я — нет. К тому же, дело не только в ассистентах, электронике новых машин и их исправности, в нашей стране почему-то принято увеличивать мощность двигателя, не думая, что разогнавшуюся до 200 км/ч Приору ещё надо как-то остановить. Тормоза придумали трусы, как-то так, да?

Назвать манекенов трусами никто не сможет. Они не тормозят. Вообще.

Строим планы

Таким образом мы очень плавно подошли к главной теме нашей беседы — тормозам. Осознав, что мои рассуждения уже порядком отняли ваше время, я разделил статью на две части, для более удобного чтения, ибо тема более чем обширная и важная.

Первая часть будет более техническая, во второй же просто поговорим, что умеют тормоза на современных машинах. Хотел найти качественные фотографии по теме в интернете, или попросить коллег перенести мои мысли в картинки Paint 3D (он хорош, кстати!), но раз уж мы с вами ведем обычную дружественную беседу, буду все рисовать от руки на бумаге. Даешь архаизм и “ламповость” на Wylsacom!

Изучаем шприцы

Итак, в первой статье, главным действующим лицом был пластиковый стакан с лампочкой, сегодня же мы будем объяснять все с помощью шприца. Наш шприц будет состоять из двух частей: сам корпус — цилиндр; и рукоятка, за которую вы тянете — поршень со штоком. Хоть я и стараюсь всегда объяснять максимально доступно, про принцип работы шприца рассказывать не буду, всё же всем в школе делали прививки и манту.

Схематичное изображение шприца

Вообще, тормозная система почти полностью состоит из различных шприцов-поршней, и начинается она с вашей ноги, а именно, с вашей мускульной силы. Поздравляю, вы — тормоз. Ну не в плане, что Слоупок, а просто как часть тормозной системы. Торможение начинается с того, что вы силой ноги давите на рычаг — называемый педалью тормоза. Для особо любознательных, можно отметить, что она находится слева от педали газа.

На педали тормоза находится кнопка стоп-сигналов, в народе именуемая “лягушкой”. Когда педаль не активна, кнопка находится постоянно нажатой, стоит вам лишь немного надавить на педаль, как кнопка отжимается и подается команда на зажигание задних стоп-сигналов. В автоматической коробке это датчик еще передает коробке передач о том, что машина стоит на месте и можно включать передачу из положения паркинга.

Давим на тормоза

Чтобы совершить максимально эффективное торможение, вам придется положить на педаль килограмм эдак сто. Это не проблема для крупного богатыря Валентина, но для хрупкой Наташи Шелягиной это практически невозможно. Для таких вот нежных дам (и не только дам, может и не дам), инженеры придумали вакуумный усилитель тормозов. Теперь уже для полного запуска тормозов, достаточно надавить с силой пятнадцать килограмм, а то и меньше.

Чтобы было понятнее. Ваш капитан очевидность.

Представьте себе мячик, разделенный внутри пополам эластичной стенкой.Когда давление в левой и правой части одинаково, то эластичная стенка находится ровно посредине. Когда к левой камере подводится относительный вакуум (отрицательное давление), а в правой камере атмосферное давление (100 кПа, между прочим), то эластичная стенка смещается влево. Попробую объяснить про относительный вакуум: прижмите стакан ко рту и начните втягивать из него воздух. В стакане образуется отрицательное давление и ваше лицо начнет втягиваться в стакан. Так вот, ваше лицо — это эластичная стенка, а стакан — левая часть усилителя тормозов. Вроде понятно, ок?

Из-за разницы давлений, стенка выгибается

К эластичной стенке прикрепляем шток от шприца, и теперь, когда вы давите на педаль тормоза, вакуум в левой полости начинает вам помогать смещать поршень. Именно так, вакуумный усилитель тормозов не позволяет заработать геморрой и грыжу при каждом торможении. Еще раз уточню, когда вы давите на педаль тормоза, в левой части нашего мячика образуется вакуум, в правой части — атмосферное давление и эластичная стенка со штоком шприца двигается влево. Когда же вы отпускаете педаль тормоза, то давление в мячике выравнивается, и стенка вместе со штоком снова возвращаются на свое место. Уф, вроде норм, да?

Педаль тормоза давит на шток, который через усилитель тормозов создает давление тормозной жидкости

Находим главного

Дальше у нас идет главный тормозной цилиндр, который представляет собой шприц, заполненный тормозной жидкостью (в народе “тормозуха”). Именно на его шток вы давите педалью газа и именно этот шток толкает вакуумный усилитель тормозов. Когда требуется затормозить, благодаря вашей мускульной силе и усилителю, в шприце создается большое давление и “тормозуха” выходит из него, попадая в следующий элемент. В целях безопасности, шприц разделён на два отдельных контура. Один отвечает за переднее левое и заднее правое колеса, второй — за остальные.

Главный тормозной цилиндр. Хотел нарисовать, но рисовать-то нечего.

Допустим, если у вас порвался тормозной шланг на переднем правом колесе, то благодаря устройству главного тормозного цилиндра, давление пропадает только в двух колёсах, а переднее левое и заднее правое остаются в рабочем состоянии. В таком аварийном случае, автомобиль тормозит достаточно эффективно и не возникает заносов.

Думаем о безопасности

Пара слов о тормозной жидкости. Основными параметрами для нее является точка кипения и гигроскопичность. Когда вы гоняете свою «Приору» по Крымским серпантинам, то от резких замедлений, тормозная жидкость сильно нагревается и может закипеть. Чем выше температура, при которой тормозная жидкость закипит, тем лучше. Гигроскопичность же — это неприятное свойство «тормозухи» впитывать влагу в себя.

Чем больше воды окажется в тормозной жидкости, тем раньше она закипит. Вспомните чайник, в котором вы греете воду, чтобы помыться летом. Когда вода закипит, образуется большое количество пузырьков. Именно такие пузырьки и являются врагами тормозной системы, когда они появляются, давление тормозной жидкости резко уменьшается и вы практически полностью лишаетесь тормозов.

Чтобы таких казусов не возникало, каждый производитель автомобилей допускает использовать только определенный вид тормозной жидкости, под которую и создавалась вся тормозная система машины.

Вдруг вам будет интересна таблица. Мне, кстати, нет.

Управляем торможением

Про гидравлические трубопроводы и тормозные шланги, через которые и течет тормозная жидкость до колес, сказать особо нечего, они просто есть, и они достаточно прочные, чтобы выдерживать колоссальное давление, которое возникает при торможении автомобиля. Поэтому, мы перейдем к следующему элементу — блоку ESP, который распределяет тормозное давление на все колеса. Именно на него и приходит тормозная жидкость с главного тормозного цилиндра. Этот блок двухсоставной, в нем заложена электрическая и гидравлическая часть.

Я обычно плохо рисую, но блок ESP получился как настоящий

Электрика представляет собой блок управления, который собирает множество информации с датчиков автомобиля и рассчитывает, когда и с какой силой затормаживать то или иное колесо. Также, к электрической части относится мощный насос, который в любой момент готов создать давление тормозной жидкости, необходимое для работы некоторых функций. Подробнее о всех невероятных возможностях (да-да, я не шучу, их много, и они занимательны!) электрического блока мы поговорим в следующей части.

Считаем обороты

Самым главным источником информации для блока ESP являются датчики вращения колес, которые работают по принципу Холла. Смысл прост: на колесе установлено кольцо (оно крутится вместе с колесом), в котором на равном расстоянии проделаны дырки (отверстия, если вы инженер). Нюанс лишь в том, что одна дырка намного больше других, именно благодаря ей, блок ESP понимает, что колесо совершило полный оборот. Над этим кольцом ставим датчик, который меняет сигнал в зависимости от того, какая часть кольца проходит мимо него. Сигналов может быть три — нет дырки, есть дырка, большая дырка. Для наглядности нарисую, как блок видит сигналы с датчика.

Вроде максимально наглядно. Нижний график- вид сигнала с датчика.

Если вы помните учения профессора Фортрана, то знаете, что компьютер знает только двоичную систему счисления: ноль и единицу. Если датчик видит в кольце дырку, то отправляет на блок ESP «единицу», если дырки нет, то «ноль». Поэтому, на графике мы видим сигнал 0-1-0-1-0-1-1-0, где 1-1 рассказывает блоку о том, что в кольце большая дырка и колесо совершило полный оборот.

Открываем клапана

Задача гидравлической части — распределять тормозное давление индивидуально для всех колес. Для этого установлены четыре датчика давления (конечно, если у вас не G63 AMG 6×6), помощью них электронный блок постоянно считывает давление тормозной жидкости и регулирует торможение. В гидравлической части на каждое колесо установлено два клапана: впускной и выпускной. Когда требуется тормозить, впускной открывается и давление тормозной жидкости идёт к колесу, если же открывается выпускной, то давление от колеса сбрасывается и торможение прекращается.

Бывает ещё один вариант, когда оба клапана закрыты, в этом случае, тормозное давление удерживается на постоянном уровне. В современных системах гидравлические клапана настолько продвинуты, что могут открываться до двадцати раз в секунду, а это очень быстро, поверьте.

Близимся к финишу

Поздравляю, мы почти подошли к концу. Дальше все будет чуть проще и быстрее. На каждом колесе установлен тормозной механизм, который состоит из тормозного поршня, тормозных колодок и тормозного диска. Интересный факт, что на данный момент слово “тормоз” встречается в статье ровно пятьдесят раз и не в моих силах это изменить. Для простоты, перейдем к рисунку.

Нашел у ребенка фломастеры и раскрасил рисунок

Объясняю принцип действия: с блока ESP на тормозной поршень, который представляет собой так нами любимый шприц, приходит тормозная жидкость под давлением, шток шприца выдвигается и нажимает на тормозные колодки. Все эти элементы жестко закреплены на автомобиле за колесом. Тормозные колодки, в свою очередь, сдавливают с двух сторон тормозной диск.

Прижатие тормозных колодок к диску при торможении

Играем в «бутылочку»

Вы еще помните из детства, как играть в “бутылочку”? Положите бутылку на бок и раскрутите ее. Получилось? А теперь прижмите ее рукой к полу, бутылка, естественно, остановится. Вот так же и работает тормозная система, колодки зажимают крутящийся диск и останавливают его. Так как тормозной диск жестко связан с колесом, при остановке диска останавливается и колесо, благодаря чему автомобиль и тормозит.

В лагере часто играли в «бутылочку». Мне никогда не везло…

Радуемся окончанию

Поздравляю, вы дошли до конца статьи, я горжусь вами! Признаю, что эта тема достаточно сложна и объемна, но я постарался сделать ее максимально простой в чтении. Следующая часть будет намного проще и веселее, в ней я лишь расскажу, на что действительно способны современные тормозные системы.

Для особо любопытных, которых не смутило обилие текста, будет третья часть, где чуть подробнее поговорим о тормозных дисках, вспомним про барабанные тормоза (и снова здравствуй, АвтоВАЗ!), ну и упомянем ручной тормоз, с помощью которого можно впечатлить любую девушку, ну или оставить ее инвалидом, если водитель из вас так себе. И да, пока статья печаталась, я получил третий штраф, уже за 90 км/ч. Теперь то вы верите, что я на вашей стороне, лихачи?

P.S. Так как в материалах Валентина Wylsacom всегда все куплено: я сам пользуюсь и другим рекомендую- пользуйтесь ручным тормозом от Кирпичного завода №404. Кирпичный завод №404: кирпич под колесо — и ваша машина никуда не укатиться! Одобрено советскими профессионалами.