В отрасли автомобилестроения внедрение дисковой тормозной системы – это некая отправная точка, которая разделила сферу на ДО и ПОСЛЕ. С того момента, как дисковая система стала устанавливаться серийно – обслуживание тормозов и само торможение сильно изменились. Условно говоря, с 1953 года начался период эволюции тормозных компонентов. И в частности, тормозных дисков.
Классический тормозной диск изготавливается из серого чугуна. Почему чугун? Потому что, в отличии от стали или алюминия, этот сплав обладает прекрасной теплопроводностью и эластичностью для выплавки сложных форм. Это важно, потому что позволяет конструировать различные типы вентиляционных каналов, комбинировать крепления рабочего полотна по отношению к студийной части и т.д. На самом деле, уже давно существует много различных проектов по производству компонентов из алюминия, стали и других составов, но пока что заводы–производители не спешат искать замену. Поэтому на сегодняшний день 99% автомобилей оснащаются именно чугунными тормозными дисками.
Начиная с первых дней запуска технологии на конвейер тормозной диск претерпел немало изменений, в попытках повысить эффективность торможения. Эволюцию этих опций мы сегодня рассмотрим. Но прежде чем перейти непосредственно к матчасти, уточним один нормативный нюанс. Для рынка автозапчастей Евросоюза действует технический регламент ECE Regulation No. 90, который такие модификации тормозных дисков, как перфорация или насечка не относит к модернизации тормозов, и является допустимым. Поэтому весь ниже представленный список доступных опций полностью легален и допустим к применению на дорогах общего пользования.
Итак, вентилируемый тормозной диск – это конструкция, состоящая их двух пластин, с вентиляционными каналами между ними. Как следует из названия, основная смысловая нагрузка этой разработки – улучшить охлаждаемость в режиме тепловых нагрузок. Использование радиальных вентиляционным каналов позволяет снизить температуру рабочей пары на 30% и более. Будем считать такой вентилируемый диск точкой отсчета наших наблюдений.
1. Рисунок вентиляционных каналов дисков.
Чаще опция, хотя для некоторых моделей это конвейерное решение. В базовом исполнении – вентиляционные каналы внутри дисков имеют лучеобразную форму, направленную от центра к внешнему краю. Во время вращения диска центробежная сила выталкивает горячий воздух наружу, снижая за счет теплообмена температуру болванки. Это базовая вентиляция. Опция же предлагает оснащение радиально направленными каналами изогнутой формы, ускоряющими движение воздуха. К сожалению, производители не заявляют конкретных экспериментальных показателей эффективности такой инновации, но предполагаем что скорость охлаждения диска увеличиться на 5-7%.
2. Перфорация
Очень популярное, но вместе с тем – и спорное решение, порождающее немало дискуссий. Суть опции – сверление сквозных отверстий диаметром 3,7-3,9 мм . Главное назначение – повышение интенсивности охлаждения тормозов. Основные сомнения у противников такой технологии – повышение напряженности вокруг отверстий перфорации. И тем не менее, перфорированные тормозные диски штатно устанавливают Mercedes, Porsche и другие.
Аэродинамические замеры показывают ускорение охлаждения диска до 15-18%. Согласно еще одного исследования, проведенного известным американским производителем Power Stop, при одинаковой нагрузке и физических размерах, температура перфорированного тормозного диска будет на 180 С ниже, чем у такого же, но образца с гладкой поверхностью.
3. Насечки.
Одно из эффективных и действенных решений за всю эру дисковой системы. Суть технологии в нарезании радиально направленных от ступицы к внешнему радиусу канавок, глубиной до 1 мм. Функций у такого решения несколько:
- очищение (обновление) поверхности колодок
- эффективный и быстрый отвод от пятна контакта воды и грязи в процессе торможения
- повышается коэффициент трения пары «диск-колодка»
При этом, важным достоинством инновации насечек в том, что конструкция диска не ослабляется и нет риска растрескивания.
Учитывая то, что насечки выполняют разноплановые функции – трудно высчитать конкретные показатели.
4. Двусоставные диски.
Очень перспективное и эффективное решение. Суть идеи состоит в разделение ступичной части диска и рабочего полотна. На практике это алюминиевая «шляпа» и чугунное рабочее полотно, скрепляемые между собой болтами.
Одним из важный элементов такой конструкции являются так называемые бобинcы: специальные крепления, дающие подвижность полотну относительной ступичной части. Эта инновация позволяет диску, при нагревании, не искривляться, а сохранять свою заводскую модель.
5. Wave дизайн.
Очень эффектное решение. Впервые было применено на модели спорткупе Audi R8. В основу положена зигзагообразная обработка внешнего края. В список достоинств такой идеи попали:
- улучшение охлаждаемости диска за счет турбулентности
- незначительное снижение веса без потери площади пятна контакта
- безусловно, эффектный внешний вид
Такой вид тюнинга стал популярным не только у производителей на конвейере, но и на рынке aftermarket. Ряд компаний производит wave-диски в тормозных китах – например, WP Pro.
6. Карбон-керамические тормозные диски.
Эту технологию можно смело назвать прорывом отрасли, так в сравнении с любым тюнингом чугунных дисков – эта идея дает невероятные бонусы. В чем секрет успеха?
Некоторые публикации в Интернете пишут просто – «карбон-керамические диски изготовлены из углерода и керамики», при этом совсем не поясняя – что такое эта волшебная «керамика»? Так вот. В данном случае (как и в случае с керамическими тормозными колодками) – приставка «керамический» обозначает «порошковый», и не более. Проще говоря, карбон-керамические диски изготовлены и смешения смол и волокон углерода, мелко измельченных и спеченных под высоким давлением и при высокой температуре. Именно такой метод позволяет добиться более прочных связей между компонентами. Как видите, никаких керамических чашек и прочей посуды в составе нет.
Благодаря вышеописанной технологии и усилению углеродными волокнами – такие диски способны служить до 300-350 тысяч километров. Что интересно – в процессе эксплуатации такие диски не уменьшаются в толщине (как классические чугунные). Износ керамических тормозных дисков проверяют взвешиванием – они теряют в своей массе.
Второе важное преимущество – вес. Такой диск имеет массу на 50-70% меньшую, нежели чугунный собрат.
И третий момент – стойкость к высоким температурам. Проще говоря – вы можете сжечь напрочь колодки, но довести до диски до перегрева сложно.
Минусы такой разработки: заоблачная цена, писк и скрип на малых скоростях и чувствительность композитного состава к механическим повреждениям.
7. Карбоновые тормозные диски. Существует также технология карбоновых тормозных дисков, но она не применяется для гражданских автомобилей на дорогах общего пользования. Технология широко применяется на болидах Формулы 1.
Такие тормозные диски изготовлены (а точнее будет сказать – сплетены) на 100% из волокон углерода. Таким образом, это невероятно легкие и в то же время прочные и стойкие к нагрузкам компоненты. Однако, выйти на дороги общего пользования этим дискам мешают два недостатка: низкая эффективность на не прогретых тормозах и слишком высокая – на горячих. Иными словами, в отличии от чугунных дисков, карбоновые нее показывают линейного роста эффективности. После хорошего прогрева эффективность торможения с такой разработкой взлетает как «свечка». Поэтому управлять такими тормозами – требует особого мастерства.