Гальма є одним із найважливіших компонентів автомобіля, коли йдеться про безпеку. З нашої статті ви дізнаєтеся, як розвивалася ця система і які сучасні тенденції в області гальм.

Історія гальмівних систем
Хоча сьогодні важливість гальм незаперечна, пристрої в ранніх автомобілях були комічно неефективними, складними та важкими в експлуатації.

Конструкторів сто років тому більше цікавили двигуни, ніж гальма. У 1910-1920-х роках машини ставали все швидшими, що змушувало водіїв частіше “натискати на гальма”. Точніше тоді це означало “тягнути”, бо саме так працювали тодішні стрічкові гальма.

На потачку 1900 років з'явились експериментальні барабанні гальма. Через масивну конструкцію вони не були прихованими як зараз, а виглядали назовні, сильно нагрівалися під час їзди по звивистих гірських дорогах, а їх міжсервісний інтервал становив приблизно 500 кілометрів.

Через якийсь період два барабанних гальма на задній осі були вбудовані в колесо, що зробило їх менш чутливими до погодних умов (так, тоді гальмувала лише задня вісь). І термін їх служби підвищився до 1600 кілометрів.

Ви здивуєтесь, але барабанні гальма все ще використовуються в автомобільній промисловості, хоча в основному в невеликих легкових автомобілях.

Так було, поки не з'явились перші версії дискових гальм, які були такі ж складні, як і всі попередні інновації. Ще й коштували дуже дорого. Хоча серійно вони почали використовуватися в 1950-х роках, сам принцип їх дії був відомий ще в 1898 році. Вперше їх застосував американський винахідник Елмер Амброуз Сперрі на власному електромобілі, в якому гальма керувалися електрично. Це свідчить про те, що походження електромобілів і електричних гальм набагато старше, ніж хтось міг би подумати.

Все змінилось, коли у 1953 році компанія Dunlop розробила дискову гальмівну систему, дуже схожу на сьогоднішню, яка була встановлена в Jaguar C-Type. Це був не перший автомобіль з дисковими гальмами, але однак він вважається технічною віхою, яка змінила цю систему.

Пізніше до цього додалися різні доопрацювання: тип накладок, вакуумний підсилювач, гідравліка, пневматичні гальма, ABS та інші електронні допоміжні пристрої.

Типи дискових гальм
Дискові гальма з плаваючим супортом: як і в будь-якій сфері, інженери почали швидко шукати варіанти як заощадити гроші. Таким чином було розроблено сімейство гальм із плаваючим супортом. У них є спільна риса: поршні знаходяться з одного боку, протилежна колодка нещільно розташована. При спрацьовуванні гальма поршень притискає до диска одну з колодок, в результаті реакції скоба супорта переміщається в протилежному напрямку і притискає до диска протилежну колодку.

Дискові гальма з плаваючим супортом можна знайти на більшості легкових автомобілів малого та середнього розміру. Обидві сторони супорта стягуються шпильками, які добре приховані та захищені від усіх зовнішніх факторів. Його монтаж легший, ніж у випадку з фіксованим супортом. Щоб це зрозуміти, потрібно розглянути принцип роботи дискових гальм:

Дискові гальма з фіксованим супортом: згадані вище гальма мають проблему - вони можуть мати лише обмежене навантаження порівняно з фіксованими супортами. Гальмівні циліндри тут розташовані з двох сторін скоби, по-парному один навпроти одного. Скоба не має рухливості щодо супорту. При спрацьовуванні гальм кожна пара протилежних гальмівних циліндрів одночасно з ідентичною силою притискає свою колодку до диска.

Гальмівні матеріали
Наскільки ви можете навантажувати гальмівний диск/колодки і як довго ми можемо це робити, залежить від матеріалів, з яких виготовлені ці елементи. Загалом, супорт і диск майже завжди виготовляються зі сталі, а для колодок вибір матеріалів дещо ширший.

Виробники, звичайно, ніколи не розкривають точний склад колодок, але основні параметри все одно відомі. Фрикційний матеріал, який контактує з диском, складається із суміші зв'язувальних речовин (наприклад, смоли), наповнювачів (наприклад, оксиду заліза), змащуючих матеріалів (наприклад, графіту) і металів (наприклад, сталевих волокон).

Що стосується дисків, то вони сьогодні не завжди виготовлені зі сталі - існують верії з керамічних матеріалів.

Також треба відзначити, що диски також використовуються для охолодження гальм. Цю функцію виконують зроблені на них отвори та насічки, або просвердлені в диску заглиблення, завдяки чому ми можемо отримати ефективність охолодження до 20-30%.

Не можна не згадати про вуглецево-керамічні гальмівні диски, які відрізняються винятковою довговічністю, хоча це не єдина їх перевага. У автоперегонах вага транспортного засобу має вирішальне значення, тому робиться все можливе, щоб її зменшити. Також правда, що вуглецево-керамічний диск витримує теплові навантаження набагато краще, ніж сталь, і, отже, має подовжений термін служби. В автоспорті використовуються й керамічні супорти - в такому разі повний комплект гальмівних супортів на болідах Формули-1 важить не більше 6 кілограмів. У сталевій версії вони важили б утричі більше.

Електромобілі та гальмівні системи
З популяризацією гібридних і електричних автомобілів стало можливим рекуперувати частину кінетичної енергії, яка утворюється під час гальмування і яку можна повернути в акумулятор. Ця рекуперація дозволила набагато менше використовувати гальмівну систему, забезпечивши таким чином набагато більші інтервали для заміни колодок і дисків.

Одним із поточних недоліків акумуляторних електромобілів (BEV) є вага: іноді вони важать на сотні кілограмів більше, ніж їхні аналоги з двигунами внутрішнього згоряння. Ми могли б зробити висновок, що ці автомобілі потребують потужніших гальм, але система регенеративного гальмування значною мірою компенсує цей недолік.

Слід також зазначити, що попри вищесказане, виробники зазвичай адаптують гальма до електромобілів, тому клієнти зазвичай бачать підвищену ефективність гальмування порівняно з машинами з ДВЗ.

З високою ймовірністю можна прогнозувати, що поширення нових систем гальм з електронним керуванням є майже безальтернативним. Це пов’язано з посиленням електрифікації, з одного боку, та набагато легшим програмуванням систем самостійного водіння та допомоги водієві, з іншого. Часто аргументом на користь цієї системи є те, що вона легша в експлуатації, оскільки більше не потрібна гальмівна рідина, циліндри та інші компоненти, які раніше були частиною гідравлічної системи. Хоча треба зазначити, що це не на 100% правда, адже сучасні автомобілі, обладнані електронно керованою гальмівною системою, все ще мають гідравлічне гальмо як додатковий захист у разі електричної несправності автомобіля.