Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

Современный велосипед

       

Тормоза для велосипеда

Тормоза, хоть их «придумали трусы», бывают разные: клещевые, кантилеверные, векторные CV-брейки), гидравлические ободные (например, MAGURA), роллерные, дисковые и барабанные. Все, кроме роллерных, дисковых и барабанных, воздействуют на обод колеса и носят поэтому гордое название «ободных».

С них и начнем.

Клещевые тормоза

Это весьма старая, но очень простая и отработанная конструкция. Малый вес, простота настройки и ремонта, хорошая аэродинамика способствовали их широкому распространению. Но появление МТВ подчеркнуло недостатки клещевых тормозов:

  • слабое усилие прижима колодок;
  • низкая эффективность торможения, особенно когда мокро и грязно;
  • слабое крепление в одной точке;
  • перекос при торможении;
  • несовместимость с амортизационной вилкой;
  • кроме всего прочего, они легко забиваются грязью.

Рис. Двухосевые клещевые тормоза (BR-7800)

Словом, если как следует разогнаться, то с клещевыми тормозами быстро и резко остановиться не получиться. Качественно не изменило ситуацию и внедрение двухосевых систем с увеличенным до 57 мм плечом. А посему на туристических, дорожных, складных и детские велосипедах они были вытеснены кантилеверами. На последних четырех типах велосипедов чаще всего их ставили вперед. Сейчас и эти тормоза, в свою очередь, заменены V-брейками.

Барабанные тормоза

Устройство барабанных тормозов широко известно. Две полукруглые абразивные колодки с помощью кулачка прижимаются изнутри к стальному барабану. Конструкции бывают однокулачковые и более совершенные -двухкулачковые. На велосипеды ставят чаще всего первый вариант. Их особенностью является неравномерность прижима колодок, соответственно, несколько пониженная эффективность торможения. Но считается, что для велосипедов мощности торможения вполне хватает. Появились барабанные тормоза в начале прошлого века и выпускаются до сих пор, хотя их ниша на рынке сравнительна мала. Кстати, в начале 70-х годов прошлого века первые горные велосипеды округа Marin имели именно барабанные тормоза.

Рис. Барабанный тормоз BSA 1949 г.
1 - контргайка, 2 - регулировка натяжения троса, 3 - трос, 4 - ось, 5 - фланец, б - барабан, 7 - рычаг, 8 - наконечник тормозного троса

Кантилеверы

Это весьма простая конструкция состоит из двух изогнутых в стороны сравнительно коротких рычагов, к каждому из которых анкерным болтом привинчена тормозная колодка. С помощью набора плоских и сферических шайб и прямоугольного выреза в теле рычага положение колодки можно менять в широких пределах.

Каждый рычаг имеет одну, свою личную точку крепления на пере вилки, вокруг которой вращается, отсюда произошло название тормозов. Рычаги приводятся в действие тросиковыми поводками, а угол между усами поводков лежит обычно в пределах 90°-120°. Основная идея кантилеверов заключалась в том, чтобы между тормозами и покрышкой было пустое пространство максимального размера, которое не забивалось грязью даже в самых суровых условиях. И действительно, кантилеверы стали большим шагом вперед по сравнению с клещевыми тормозами. Но геометрия сыграла с ними злую шутку. Из школы известно, что чем больше угол между усами поводков, чем ближе он к 180°, тем большее усилие можно создать. Сей факт хорошо известен водителям. Натянув достаточно длинный трос и привязав его к солидному дереву, можно, сев на трос посредине, своим весом стронуть с места 1,5-тонную машину, завязшую в болоте. А в кантилеверах по мере вытягивания троса и приближения колодок к ободу угол между усами поводка уменьшался, следовательно, уменьшались максимально возможное усилие прижима и эффективность торможения. К этому генетическому недостатку кантилеверов можно добавить неудобство работы с анкерным болтом: приходилось оперировать сразу двумя ключами, и сильно не хватало «третьей руки». Сложность настройки сочетается с легкостью самостоятельной и неожиданной разрегулировки тормоза. За тормозами приходилось тщательно следить, особенного внимания требовали недорогие модели. Так что революция, устроенная V-брейками в 1996-97 годах, прошла «на ура» и в считанные месяцы. Но кантилеверы не ушли совсем. С 2004 года родная фирма Shimano вместо клещевых тормозов ставит на кроссовые (циклокроссовые) шоссейники кантилеверы, совместимые с гоночными тормозными ручками.

Роллерные тормоза

Роллерные тормоза встроены с левой стороны во втулку колеса. Принцип их действия такой же, как у барабанных тормозов на любом авто- или мотоустройстве, разумеется, с некоторыми конструктивными отличиями. Появились они во второй половине 90-х годов прошлого века и должны были составить конкуренцию всем остальным, в первую очередь, - дисковым тормозами. Но не получилось. Сферой применения роллерных тормозов стали группы оборудования NEXAVE, NEXUS и комфортные велосипеды, предназначенные для цивилизованного туризма и поездок по паркам, городу. Основные достоинства данного вида тормозов - долгая работа без обслуживания, сохранение ободов в «девственном» виде, защищенность от пыли, грязи и воды. Для агрессивного и экстремального катания и дальних походов роллерные тормоза мало пригодны. Отремонтировать их в полевых условиях, случись что, довольно затруднительно.

В настоящее время самыми массовыми являются тормоза векторного типа, или V-брейки. В 1997 году на нашем рынке они стремительно вытеснили кантилеверы, а с 2000 года успешно конкурируют с дисковыми тормозами, несмотря на самые пессимистические предсказания.

Причины их популярности понятны:

  • простота;
  • эффективность;
  • низкий вес конструкции;
  • надежность;
  • удобство настройки.

Трудно придумать конструкцию проще: V-брейки - это два параллельных рычага длиной 100-120 мм, стянутых с одной стороны тросиком.

Рис. Устройство векторного ободного тормоза
1 - поводок, 2 - гофрированный пыльник, 3 - гайки крепления тормозных колодок, 4 - тормозные рычаги, 5 - тормозные башмаки, 6 - оси вращения рычагов, 7 - болтики натяжения пружин, 8 - болт крепления тормозного троса, 9 - регулировочные гайки, 10 - плоские пружины, 11 - серьга поводка, 12 - модулятор, 13 - оболочка тормозного троса.

Зависимость тормозного усилия от хода троса и типа модулятора

SM-PM40: Для тормозов V-brake на МТБ велосипеде.
SM-PM50: Для механических дисковых тормозов (сити-байки).
SM-PM60: Для тормозов V-brake (сити-байки)

Модулятор усилия - это устройство, которое облегчает контроль торможения путем увеличения хода троса и, благодаря этому, уменьшает тормозное усилие в некотором диапазоне значений, не давая тормозам блокировать колеса. Вне этого диапазона мощность, чувствительность и усилие торможения возрастают и, возможна блокировка колес.

Они имеют несколько простых регулировок. Тросик, стягивающий рычаги, абсолютно прямой, соответственно, усилие передается полностью. Существует два типа V-брейков: с параллельным подведением колодок к ободу (с помощью параллелограмма) и более простой вариант, с подведением по окружности. Так как ход колодок у V-брейков мал — 2-4 мм, этот конструктивный изыск не сказывается на работе и эффективности. Параллельный подвод способствует только более равномерному износу колодок, увеличению веса, цены и усложнению конструкции. Несколько дополнительных узлов трения в зоне, где вдоволь грязи, песка и пыли, изнашивается довольно быстро; характерный звон поезженных тормозов хорошо известен многим байкерам. В последнее время параллелограмм остался только у V-брейков XTR Shimano.

Эффективность торможения V-брейков в первую очередь зависит от жесткости тормозного рычага. Именно поэтому мощные, прочные тормоза Shimano XT и SLX пользуются успехом у участников многих видов МТВ-соревнований. Правильно настроенные V-брейки, вне зависимости от конструкции, запросто перекинут байк через руль или помогут передней шине оставить жирную черту на асфальте.

Ободная 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 «тросиковыми» 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

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.

Тормозная ручка с сервомеханизмом

Сверху комборучка Shimano XT с сервомеханизмом, а снизу 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».

Тормозная ручка без сервомеханизма

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%.

Модулятор тормозного усилия

В составе комфортных групп велосипедного оборудования используют POWER MODULATOR, разработанный фирмой Shimano. Он служит для ограничения тормозного усилия, предохраняет от «схватывания» тормоза, юза и «оверкиля» через руль.

Устройство и работа

Рис. Гидравлическая тормозная ручка с сервомеханизмом SAINT, DEORE XT, SLX

A) SM-PM40 - трубочка, наполненная эластомером, которую устанавливают в стык между оболочкой тормозного троса и изогнутым металлическим наконечником. Во время торможения колодки прижимаются к ободу, и эластомер сжимается, обычно не более, чем на 8 мм. Но и такого хода хватает. Пока эластомер не сжался до упора, сила прижима колодок, а следовательно, и торможения, ограничена и возрастает пропорционально упругости начинки. Только после полного сжатия эластомера тормозное усилие снова резко увеличивается, но к тому времени, тормозная ручка упирается в руль. Этот модулятор не регулируется в отличие от других, и любопытно, как он будет себя вести при хорошем российском морозе?

Б) BL-C900, BL-C600 - встроены в тормозные ручки. Они имеют бесступенчатую регулировку с двумя крайними положениями: 1) L - light, легкий, при этом модулятор имеет полный ход. 2) Н - hard, твердый, жесткий, при этом модулятор практически заблокирован, и резкое торможение начинается сразу.

B) BR-T400, BR-T300 - более ранняя модель, которая имеет силовой блочок с пружиной внутри, связывающий тормозной рычаг с хомутом, куда вставляется наконечник тормозной рубашки. Имеет регулировку, аналогичную BL-C90.0.

Таким образом, подобный аналог АБС позволяет велосипедистам не особенно задумываться, с какой силой давить на тормозные ручки. С другой стороны, имея подобное устройство, затормозить экстренно при необходимости может быть крайне затруднительно.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru