Велосипедные тормоза. Виды. Плюсы и минусы

Типы тормозных механизмов и их приводов

На велосипедах применяется несколько разнообразных по конструкции типов тормозных механизмов. Причем, часть из них может иметь еще и различные приводы. Рассмотрим их чуть-чуть подробнее.

До начала восьмидесятых годов, когда в мире начался велосипедный бум, на большинство велосипедов устанавливались тормозные системы встроенные во втулку заднего колеса. Весь механизм таких тормозов скрыт внутри. Примером является всем известная втулка "торпедо", устанавливавшаяся ранее на большинство велосипедов советского производства. Тормоз такого типа приводится в действие вращением педалей в обратную сторону. Соответственно, может быть установлен только на заднее колесо велосипеда. Сейчас подобные системы часто встречаются не только на односкоростных городских велосипедах, но и на велосипедах с многоскоростными планетарными втулками, такими как Shimano Nexus или SRAM Spectro.

Достаточно экзотический вариант - барабанный втулочный тормоз наподобие автомобильного. Он может быть установлен как на переднем колесе, так и на заднем. Привод - тросиковый. Сейчас такой тип тормозов встречается редко. Может также быть установлен на многоскоростные планетарные втулки.

На многоскоростных велосипедах с внешними переключателями передач, в силу их конструктивных особенностей, невозможно установить тормоза с цепным приводом, так как задний переключатель требует наличия значительной свободной длины в нижней ветви цепи. Поэтому появились ободные тормоза. В них тормозные колодки прижимаются прямо к тормозным дорожкам на боковых поверхностях обода.

Для увеличения мощности торможения, исключения влияния загрязнения и неровности ободов, в последнее время стали применяться дисковые тормоза. Другим положительным эффектом их применения стало отсутствие изнашивания ободов в процессе торможения.

На современных велосипедах для передачи усилия от управляющих рычагов к тормозам применяется как механический привод в виде цепи или тросика в оплетке, так и гидравлический в виде системы шлангов заполненных специальным маслом или тормозной жидкостью.

Тормоза, хоть их и "придумали трусы", бывают: клещевые, кантиле-верные, векторные (V-брейки), гидравлические ободные ("MAGURA"), роллерные, дисковые. Все, кроме роллерных и дисковых, воздействуют на обод колеса и носят поэтому гордое название "ободных". С них и начнем.

Клещевые

Весьма давнишняя, но очень простая и отработанная конструкция, малый вес, простота настройки и ремонта, хорошая аэродинамика послужили их широкому распространению. Но появление МТБ подчеркнуло их недостатки: - 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. Словом, если как следует разогнаться, то быстро и резко вам остановиться не получится. Качественно не изменило ситуацию и внедрение двухосевых систем, с увеличенным до 57 мм плечом. А посему они были вытеснены кантилеверами на шоссейные, туристические, дорожные, складные и детские велосипеды. На последних четырех типах они чаще всего использовались в качестве переднего тормоза и сейчас практически заменены V-брейками.

Кантилеверы

Весьма простая конструкция. Два изогнутых в стороны сравнительно коротких рычага, к каждому 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 по одной, своей личной точке крепления на пере, вокруг которой и вращается - отсюда и название тормозов. Рычаги приводятся в действие с помощью тросиковых поводков, а угол между усами поводков лежит обычно в пределах 90-120°. Идея заключалась в том, чтобы вокруг покрышки было пустое пространство максимального размера, которое бы 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 знают водители. Натянув достаточно длинный трос и привязав его к солидному дереву, можно своим весом, сев на трос посредине, стронуть с места полуторатонную машину, завязшую в болоте. А в кантилеверах по мере вытягивания троса и приближения колодок к ободу угол между усами уменьшался, следовательно, уменьшалось максимально возможное усилие прижима и, само собой, эффективность торможения. К этому генетическому недостатку кан~ тилеверов можно добавить неудобство работы с анкерным болтом: приходилось оперировать сразу двумя ключами, и тогда сильно не хватало "третьей руки". Сложность настройки и легкость самостоятельной и неожиданной разрегулировки тормозов, за которыми приходилось тщательно следить, особенно сильно проявлялось в недорогих моделях. Так что революция, устроенная V-брейками в середине девяностых годов прошлого века, прошла "на ура" и "в считанные месяцы". Но кантилеверы не ушли совсем. Б 2004 году родная фирма Shimano объявила, что вместо клещевых тормозов кроссовые шоссейники будут оснащаться кантилеверами, совместимыми с гоночными тормозными ручками.

V-брейки

Самыми массовыми сейчас 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 сего 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. Имеют несколько простых регулировок. Тросик, стягивающий рычаги, абсолютно прямой, соответственно усилие передается полностью. Существует два типа V-брейков, с параллельным подведением колодок к ободу и с подведением по окружности. Фирма Shimano использует для этого чистой воды параллелограмм, a Avid конструкцию арочного типа. Хотя, разумеется, это тот же параллелограмм, но по-другому выглядящий. Так как ход колодок у V-брейков мал - всего лишь 2-4мм, то данный конструктивный изыск не сказывается на работе и эффективности. Он способствует только более равномерному износу колодок, увеличению веса, цены и усложнению конструкции. Несколько дополнительных узлов трения в зоне, где вдоволь грязи песка и пыли, изнашиваются довольно быстро; характерный звон поезженных тормозов хорошо известен многим байкерам. Эффективность торможения у V-брейков, в первую очередь, зависит от жесткости тормозного рычага. Именно поэтому мощные, прочные тормоза Shimano XT и LX пользуются успехом в экстремальных видах, причем не благодаря, а, скорее вопреки механизму параллельного подведения колодок. "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, большой сложностью не отличается. Проблемы могут быть, если надо сменить тормозную жидкость или порванную гидролинию и заново прокачать тормоза. Тут без навыка и специального инструмента не обойтись. Даже в плохую погоду или зимой эти тормоза схватывают "насмерть", не провернешь, и поэтому очень ценятся, например, в триале.

Дисковые тормоза

Тормоза этого типа известны давно и прекрасно себя зарекомендовали на автомобилях и мотоциклах. Идея дискового тормоза проста. На втулке колеса слева, рядом со спицами закреплен стальной диск. С помощью достаточно примитивного устройства к вращающемуся диску справа и слева прижимаются колодки. Чем сильнее прижаты колодки, тем больше сила торможения. Колодки из абразивного материала, как, положим, у "BMW", и в этой малости существенное отличие дискового тормоза от ободного. Обода, кроме редких исключений, делают из алюминия, и 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. Стальные диски обычно имеют диаметр от 140 до 200 мм. На переднем колесе диски больше, на заднем - меньше.
Дисковые тормоза, представленные на рынке, относятся к одному из трех типов:
1) гидравлические;
2) механические;
3) гибридные.

Устройство гидравлических тормозов очевидно. Управляющий цилиндр с поршнем размещен в тормозной ручке на руле. Силовой цилиндр (могут быть и два) приводит в действие тормозные колодки. Соединены они специальным высокопрочным рукавом. Вся система герметична и заполнена жидкостью (маслом). Для наглядности можно вспомнить ту же школьную программу по физике и описание гидравлического пресса. Один к одному. Чаще всего эти гидравлические системы (Г.С.) не имеют расширительного бачка, поэтому ремонт и замена масла требуют от байкера определенного навыка и, нередко, наличия специальных инструментов.

Конструкция механических тормозов (их еще называют "тросико-выми" или, точнее, "с тросиковым приводом") не сложнее. Как в обычном тормозе (V-брейк, кантилевер,...), трос тянет приводной рычаг на кали-псре, и простенький механизм прижимает тормозные колодки к диску. Механизмы не слишком разнообразны. Это или многозаходный ходовой винт, как в кран-буксе домашнего водопровода, или клин, или кулачек. Клин и кулачек - близкие родственники, только один перемещается, а другой поворачивается вокруг оси. Трос и колодки совершают движение в разных, взаимно перпендикулярных плоскостях, и другие решения сделали бы механику чрезмерно сложной.

Гибридные тормоза, исходя из названия, сочетают в себе 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. Гибридные тормоза по эксплуатационным характеристикам и надежности занимают промежуточное положение между первыми двумя типами. Следует оговориться, что "чистые" варианты встречаются чаще, чем гибридные. Различия от дисковых тормозов прямо следуют из их конструктивных особенностей.
Гидравлические системы имеют пока явные преимущества в:
- эффективности и модуляции, так как усилие передается с помощью несжимаемой жидкости;
- имеют минимум трущихся поверхностей;
- отсутствуют люфты, соответственно легче регулировать и дозировать тормозное усилие;
- быстрее отводят колодки от диска при отпускании тормозной рукоятки;
- обеспечивают большую мощность тормоза.

Механические дисковые тормоза уступают своим гидравлическим собратьям из-за:
- наличия люфтов;
- наличия трущихся поверхностей;
- упругости передаточных звеньев;
- повышенного износа.

Для примера: трос передающий усилие на задний тормоз, имеет большую длину, трется о рубашку, постепенно вытягивается, слегка пружинит, меняет длину в зависимости от температуры.

Но механические системы имеют и неоспоримые преимущества:
- меньше цена;
- больше надежность;
- простота ремонта и обслуживания, даже в полевых условиях;

- возможность сопряжения с любой стандартной тормозной ручкой. Рассмотрим "плюсы" и "минусы" дисковых тормозов.

В чем состоят "плюсы"?

- больший коэффициент трения между абразивом и стальным диском по сравнению с трением колодки об алюминиевый обод;
- независимость от погодных и дорожных условий;
- не забиваются грязью и снегом;
- "вечные" обода;
- больший срок службы абразивных колодок и дисков;
- большая мощность торможения;
- нормальная работа тормоза при повреждении обода;
- стальные диски, в отличие от алюминиевых ободов, не боятся сильного разогрева при торможении (важно в горных условиях и для даунхилла);
- большая точность дозирования тормозного усилия (модуляция);
- реализован принцип "отрегулировал и забыл".

Какие "минусы" у дисковых тормозов?

- В первую очередь - цена (хотя, постепенно цены снижаются);
- вес (у некоторых моделей);
- необходимы специальные втулки с креплениями для дисков и специальные узлы крепления тормоза на вилке и задних перьях байка, а если их нет, то надо ставить адаптеры;
- повышенные требования к торсионной жесткости амортизационной вилки (не всякую вилку рекомендуют использовать с дисковым тормозом);
- сложность установки, особенно для гидравлических систем;
- ограниченная ремонтопригодность в полевых условиях (в основном это касается гидравлических систем);
- большая нагрузка на спицевой набор колеса(дабы ее снизить, диаметр фланцев на втулках увеличивают);
- сложность замены абразивных колодок.
Дисковые тормоза выпускают в разных версиях. Для даунхилла, параллельного слалома, фрирайда (более мощные, тяжелые, с дисками увеличенного диаметра, иногда "плавающими", нередко с двух- или четырех-поршневой скобой) и кросс-кантрийные - облегченные, компактные.

Роллерные тормоза

Роллерные тормоза закреплены слева на втулке колеса, их принцип действия такой же, как у барабанных тормозов на любом авто- или мотоустройстве, разумеется, с некоторыми конструктивными отличиями. Появились они во второй половине 90-х и должны были составить конкуренцию всем остальным, и в первую очередь дисковым тормозами, но большой вес и габариты, несовместимость с большинством амортизационных вилок и возможность небольшого обратного вращения колеса при зажатом тормозе ограничили их применение группами "NEXAVE", "NEXUS" и соответствующими велосипедами. Основные их достоинства -это долгая работа без обслуживания, сохранение ободов в "девственном" виде, защищенность от пыли, грязи и воды. Для агрессивного и экстремального катания и дальних походов они малопригодны. Отремонтировать, в случае чего, в полевых условиях их весьма проблематично.