Тормоза движутся вперед
О своем существовании автомобиль впервые заявил 29 января 1886 года, когда была запатентована самодвижущаяся карета с приводом от газового двигателя, сконструированная Карлом Бенцом. В то время Карл Бенц и не предполагал, что открыл эру технического прогресса, которая стала в последующие годы во многих странах «оружием» подъема экономики. |
немногих автопромышленных компаний. Но чуть более 30 лет тому назад ситуация
коренным образом изменилась и за создание отдельных автомобильных систем,
узлов и агрегатов активно взялись специализированные фирмы. Их число растет
с каждым годом и сейчас уже насчитывает несколько сотен. Многие из них работают
в одинаковых направлениях, а, как известно, конкурентная борьба еще больше
подстегивает технический прогресс. Это «привело» в автомобилестроение
даже космические технологии, не говоря о всевозможных электронных системах.
В результате автопроизводители хронически отстают от конструкторов, а некоторые
новые системы автомобилей, не успев испробовать себя в «жизни», заняли свое
место в архивах истории развития автотехники.
Сегодня, продолжая разговор об АБСах, ПБСах и других «облегчителях» труда
водителей, мы расскажем о движении конструкторской мысли по пути совершенствования
тормозных систем.
Рис.1 Схема электрогидравлического тормоза фирмы
«Bosch»: 1 – датчики угловой скорости колес, 2 – колесные тормозные механизмы,
3 – электрогидравлический исполнительный механизм с устройством «аварийного»
торможения, 4 – датчик хода педали тормоза5 – блок управления, 6 – «аварийный»
привод тормозов.
Рис. 2. Усилитель тормозов с системой BAS. | Рис. 3. Диаграмма тормозного пути при торможении на скорости 100 км/ч. |
Тормозные системы «ITT Automotive»
Основатель подразделения фирмы Альфред Тевес — немецкий
инженер, сконструировавший в 1926 году первую в Европе гидравлическую систему
привода тормозов. И вот уже 71 год автомобили всего мира (за исключением грузовиков
и автобусов) оснащены гидравлическими системами тормозов. Конечно, это уже
не те первые системы с одним контуром и без каких-либо усилителей, но суть
гидравлических систем тормозов осталась прежней — передача тормозного усилия
от водителя до колес с помощью жидкости. К сожалению, наследники Альфреда
Тевеса не продолжили начинания своего отца и в шестидесятых годах продали
фирму известному американскому концерну ITT. С тех пор это подразделение концерна
«ITT Automotive» специализируется в области совершенствования существующих
и создания новых тормозных систем, а в нашей газете название концерна вы уже
встречали в публикациях об АБС, ПБС и АССД.
Продолжая обзор новшеств автомобильной техники, предлагаем познакомиться
с очередной «выходкой» конструкторов — переходном варианте
от гидравлических тормозов к электронным. В новой тормозной системе вместо
главного тормозного цилиндра стоит датчик-реостат, который передает информацию
о силе давления на педаль тормоза электронному блоку управления или «мозгу»
автомобиля — бортовому компьютеру.
Бортовой компьютер, в свою очередь, может получать данные о динамике движения,
состоянии дороги и т. п. и от других датчиков. «Переварив»
всю эту информацию, компьютер определяет оптимальное тормозное усилие и
дает команду колесным тормозам, но не обычным «гидравлическим» путем, а
электрическим. Дело в том, что колесные тормоза на каждом колесе выполнены
в виде компактной системы, включающей в себя электронасосы и рабочие тормозные
механизмы (рабочий тормозной цилиндр, тормозные колодки, тормозной диск
или барабан).
Что же заставило конструкторов начать разработку электронных тормозов? Прежде
всего — время срабатывания тормозных механизмов.
Согласно исследованиям французских специалистов, если бы водители располагали
всего одной лишней секундой в аварийной ситуации, то 90% ДТП можно было
бы избежать. В гидравлических тормозах время срабатывания значительно больше,
чем в электронных. Объясняется это несколькими причинами: свободный ход
педали тормоза, значительный рабочий ход педали тормоза, длинный путь передачи
давления тормозной жидкости. В сумме эти недостатки «съедают» дорогостоящие
доли секунды во время торможения. А электронные тормоза как раз и ликвидируют
эти недостатки, но имеют другие, которые пока не дают им «путевки в жизнь». В
первую очередь, это большая стоимость и значительный вес электронасосов,
устанавливаемых на неподрессоренных частях подвески автомобиля.
Еще одной перспективной разработкой «ITT Automоtivе»
является «умный» вакуумный усилитель тормозов. После проведения исследований
поведения человека за рулем в экстремальных ситуациях был выявлен интересный
факт: в случае опасности человек в первое мгновение со всей силой давит на
педаль тормоза, но потом в состоянии паники бросает всякое управление автомобилем
и старается прикрыться руками и ногами в ожидании ближайшего столкновения.
Как раз в это время и вступает в работу активный усилитель тормозов. Сопоставив
данные скорости движения автомобиля и скорости нажатия на педаль, бортовой
компьютер определяет опасность и подает соответствующую команду на усилитель,
который доводит торможение до конца. Также предусмотрена возможность установки
инфракрасного дистанционного датчика, который контролирует расстояние до впереди
идущего автомобиля и в случае уменьшения его до критического выдает сигнал
для притормаживания автомобиля.
Слово конкурентам
Разработки «ITT Automоtivе» в этой области не являются
единственными. Перспективные тормозные системы автомобилей проектируют и другие
фирмы. Немного ранее фирма «Bosch» на выставке IAA уже представляла разработку
под названием «электронная тормозная педаль». В ее основу также положен датчик
хода педали тормоза, который при нажатии на педаль передает сигналы электронному
блоку управления (бортовому компьютеру), управляющему электрогидравлическим
исполнительным механизмом. Но поскольку эта подсистема входит в более сложный
комплекс, включающий в себя АБС, ПБС и АССД, компьютер «принимает решение» с
учетом информации о характере движения автомобиля, поступающей и от других
датчиков, а электрогидравлический исполнительный механизм может воздействовать
на каждое колесо индивидуально. Необходимое рабочее давление в тормозных магистралях
создается гидравлическим насосом с электронным управлением через гидроаккумулятор
высокого давления. Для повышения надежности и безопасности предусмотрен аварийный
режим работы системы: в случае отказа электроники тормозное давление может
быть создано и традиционным способом с использованием главного тормозного
цилиндра.
Но все же стоит заметить, что, несмотря на всю сложность, такая система
не дает существенного выигрыша во время срабатывания тормозов и является лишь
еще одним шагом на пути к «чистым» электронным тормозам.
В конкурентную борьбу на ниве создания совершенных тормозных систем включился
и концерн «Daimler-Benz», предложивший систему BAS
(Brake Assist System — «система, помогающая тормозить»). Если не вдаваться
в детали, то BAS по своим функциям очень похожа на «умный» вакуумный усилитель
тормозов «ITT Automоtivе». Это безусловно оригинальная конструкторская разработка
«старины Бенца» предназначена для усиления эффективности торможения (точнее
для быстрого и надежного срабатывания рабочей тормозной системы) в экстремальных
ситуациях, когда водитель может «сплоховать».
Потребность в ее разработке стала очевидной после проведенных концерном «Daimler-Benz» специальных тестов для изучения поведения
водителей в аварийноопасных ситуациях. Было установлено, что более 90% водителей
в случаях экстремального торможения сначала резко, со всей силой, нажимают
на педаль тормоза, а потом усилие уменьшают, боясь заноса автомобиля. Но
такое ослабление тормозного усилия естественно приводит к «лишним» метрам
тормозного пути. Для их исключения этих и была сконструирована BAS. Работает
система следующим образом: в вакуумный усилитель тормозов установлен датчик
скорости перемещения штока и электромагнитный усилитель, которые подключены
к блоку управления. При резком нажатии на педаль тормоза (экстренное торможение)
блок управления включает в работу электромагнитный усилитель, который удерживает
максимальное тормозное усилие на педали тормоза. Распознать экстренное торможение
удается благодаря памяти бортового компьютера, который хранит информацию
об обычном рабочем торможении. Опасности блокировки (юза) колес не существует,
так как любой уважающий себя «Meрс» конечно же оборудован АБС (см. «АЦ»,
№17), которая и предотвращает возможный занос автомобиля, и минимизирует
тормозной путь.
В ходе испытаний при экстренном торможении со скорости 100 км/ч тормозной
путь автомобиля сократился с BAS до 40 м, по сравнению с 46 м без такого помощника.
Шесть метров разницы могут спасти жизнь многим людям поэтому уже сейчас BAS
устанавливается на автомобили «Mercedes»
E-класса, а в ближайшее время этими системами будут оснащены все новые модели
концерна.
Как видим, конструкторы неустанно трудятся над совершенствованием тормозных
систем автомобилей. Надеемся и в дальнейшем, по мере поступления новой информации,
продолжить знакомство с перспективными разработками в этой области.