Бортовые тормоза: устройство, преимущества и недостатки.

Введение

Бортовые тормоза – это автомобильная технология, в которой дисковые тормоза крепятся к шасси автомобиля, а не напрямую к ступицам колес. Основные преимущества этой технологии двояки: снижение неподрессоренной массы ступиц, поскольку она больше не включает в себя тормозные диски и суппорты; и приложение тормозного момента непосредственно к шасси, а не его передача через рычаги подвески.

Описание

Бортовые тормоза устанавливаются на ведущую ось автомобиля, поскольку для их работы требуется приводной вал, соединяющий колесо с тормозным механизмом. Большинство из них применялись в автомобилях с задним приводом, хотя их также использовали в автомобилях с полным и некоторыми переднеприводными автомобилях. Несколько редких гоночных автомобилей с задним приводом (например, Lotus 72) также использовали бортовые передние диски, принимая необходимость в переднем тормозном валу для получения преимуществ в снижении неподрессоренной массы и увеличении тормозного момента. В ранних гоночных автомобилях редко использовались барабанные тормоза в бортовых системах, хотя почти все современные бортовые тормоза относятся к эпохе дисковых тормозов. За исключением транспортных средств с зависимой балкой и транспортных средств без подвески, на практике бортовые тормоза обычно жестко крепятся к кузову автомобиля, часто к корпусу дифференциала. Это делается для переноса веса тормозного механизма с непосредственного воздействия на колеса как неподрессоренной массы, на опосредованное воздействие через подвеску как подрессоренной массы. Это требует механизма для передачи тормозного момента от тормозного механизма к колесу, способного функционировать несмотря на относительное движение между кузовом и колесом. Ведущие колеса уже имеют валы (или цепи в старых автомобилях), которые выполняют эту функцию, поэтому для них это не является недостатком, но неведущие колеса требуют аналогичного механизма, который называется тормозным валом. Основное преимущество такой системы – снижение неподрессоренной массы, что улучшает управляемость и комфорт. Подвеске не нужно сопротивляться скручиванию при торможении. Колеса не закрывают тормозный механизм, что обеспечивает большую гибкость в смещении колес и расположении элементов подвески. Также гораздо проще защитить тормозный механизм от внешних воздействий, таких как вода, пыль и масло. Второстепенное преимущество заключается в том, что исключается использование гибких тормозных шлангов; жесткие трубы позволяют увеличить давление тормозной жидкости, что позволяет дискам меньшего размера обеспечивать заданный тормозной момент. Основные механические недостатки связаны с повышенной сложностью. Неведущим колесам требуется тормозной вал. При бортовой установке сложнее обеспечить обдув ротора охлаждающим воздухом, и может потребоваться установка воздуховодов для предотвращения перегрева тормозов. Бортовые тормоза также влияют на геометрию подвески, предотвращающей крен. Обслуживание тормозного механизма может быть затруднено. Вместо простой замены колодок и дисков путем снятия колеса, может потребоваться подъем автомобиля, чтобы механик мог работать под ним. Кроме того, замена тормозных дисков может потребовать разборки полуоси. Это серьезно ограничивает их использование в автоспорте, а дополнительное время увеличивает трудозатраты на обслуживание этих деталей. Эта система была более распространена в 1960-х годах и применялась в таких автомобилях, как Jaguar E Type и Citroën 2CV. Hummer H1 – один из немногих современных автомобилей, оснащенных бортовыми тормозами, для размещения системы планетарных передач портала каждого колеса. Гибридные электромобили можно считать имеющими частичное бортовое торможение, поскольку электродвигатели-генераторы, используемые для рекуперативного торможения, обычно устанавливаются внутри автомобиля.

Inboard brakes are fitted to a driven axle of the car, as they require a drive shaft to link the wheel to the brake. Most have thus been used for rear wheel drive cars, although four wheel drive and some front wheel drives have also used them. A rare few rear wheel drive racing cars (e. g., the Lotus 72) have also used inboard front discs, accepting the need to provide a front brake shaft to gain the overall unsprung weight and braking torque advantages. Inboard brakes for early racing cars have rarely used drum brakes, although nearly all inboard brakes date from the disc brake era. Excepting the case of vehicles with beam axles and vehicles having no suspension, in practice it is normal for inboard brakes to be mounted rigidly with respect to the body of the vehicle, often to the differential casing. This is done to move the weight of the braking mechanism from being carried by the wheels directly as unsprung mass, to being carried indirectly by the wheels via the suspension as sprung mass. This then necessitates a means of transferring braking torque from the brake mechanism to the wheel, which is capable of operating despite the relative movement between body and wheel. Driven wheels already have shafting (or chains in older vehicles) which serve this purpose so there is no penalty for them, but undriven wheels require a similar mechanism which is then called a brake shaft. The benefit of such a system is primarily the reduction of unsprung weight which improves handling and ride. The suspension does not have to resist twisting when the brakes are applied. The wheels don't enclose the brake mechanism allowing greater flexibility in wheel offset, and placement of suspension members. It is also much easier to protect the brake mechanism from the outside environment, and protect it from water, dust, and oil. Of secondary importance is flexible brake pipes are avoided; rigid pipes allow increases in brake fluid pressure, allowing for a smaller disc to manage a given braking torque. The mechanical disadvantages are largely those of added complexity. Undriven wheels require a brake shaft. Mounted inboard, it is more difficult to arrange for cooling air to flow over the rotor and air ducting can be required to prevent brake fade. Inboard brakes also affect anti pitch suspension geometry. There can be practical difficulties in servicing the brake mechanism. Instead of simply removing a wheel to renew pads and discs, the vehicle may need to be jacked up, so a mechanic can work underneath the vehicle. Additionally renewing brake discs can require dismantling the half axle. This greatly discourages their use in motorsport, and the additional time makes for greater labour cost when servicing these parts. This system was more common in the 1960s, found on such cars as the Jaguar E Type and Citroën 2CV. The Hummer H1 is one of the few modern vehicles fitted with inboard brakes, to accommodate each wheel's portal gear system. Hybrid electric vehicles may be considered to have partial inboard braking, because the motor–generator(s) used for the regenerative part of the braking are usually mounted inboard.