Как Bosch 90 лет останавливает машины. История улучшения тормозных систем

27 199
75
12 июня 2017 в 8:00
Автор: Денис Логунович. Фото: Bosch, wikimedia, автопроизводителей

Как Bosch 90 лет останавливает машины. История улучшения тормозных систем

Всю свою историю человек стремился к скорости. Мы хотим быстро получать информацию, быстро достигать поставленных целей и, конечно, быстро передвигаться в пространстве. Когда речь заходит о последнем, важно помнить, что не мешало бы еще и эффективно останавливаться в этом самом пространстве. Поэтому еще во времена гужевых повозок люди начали придумывать различные тормозные системы. Можно сказать, что тормоз — это первая в истории система активной безопасности. Сложно переоценить вклад компании Bosch в историю тормозных механизмов — в текущем году немецкий бренд отмечает 90-летие с момента начала активной работы в данном направлении. О юбилее представители Группы Bosch напомнили журналистам во время ежегодной пресс-конференции в Москве. Открываем исторические архивы!

Тормоза до изобретения автомобиля

Сейчас сложно сказать, кто и когда впервые применил некое устройство для замедления средства, на котором передвигался человек. Примитивные тормозные системы появились задолго до изобретения автомобиля и даже велосипеда — еще в Римской империи использовались деревянные механизмы для снижения скорости и полной остановки колесниц. Древнее тормозное устройство было очень простым: рычаг и колодка, прижимающаяся к колесу (или к боковой части обода).

Позже начались небольшие модернизации тормоза гужевых повозок. Люди стали использовать систему рычагов, когда деревянные колодки были расположены как на левых, так и на правых колесах. Однажды кто-то догадался обить колодку кожей, что позволило продлить срок ее службы (правда, в дождливую погоду это было не очень-то эффективно). В общем, около двух тысяч лет тормозные системы транспорта, используемого человеком, практически не менялись. Серьезного улучшения тормоз потребовал после изобретения автомобиля.

Как тормозили первые машины?

Любопытно, что ранние автомобили тоже тормозили с помощью тех самых обитых кожей колодок. Первые самоходные машины Карла Бенца были оборудованы тормозной системой, практически не отличающейся от тех, что использовались на гужевых повозках. Учитывая, что автомобили развивали куда большую скорость по сравнению с лошадями, эффективность классических колодочных механизмов стремилась к нулю. Порой для дальних поездок водителю приходилось брать с собой несколько комплектов сменных колодок, т. к. они очень быстро стирались.

Тормозные механизмы ранних моделей Daimler мало чем отличались от тех, что использовались на гужевых повозках

По факту на недорогих велосипедах до сих пор используются тормозные механизмы, принцип действия которых заимствован у гужевых повозок и первых самоходных машин. Но сами автомобили, чьи скорости достигали 80—90 км/ч уже в начале прошлого века, потребовали срочных реформ в «тормозном деле». В 1902 году британский инженер Фредерик Уильям Ланчестер запатентовал дисковый тормоз, однако более широкое применение тогда получили барабанные тормоза, принцип действия которых основан на прижимающихся к внутренней поверхности полого барабана колодках. Такой механизм запатентовал основатель Renault — Луи Рено (тоже в 1902 году).

Одна из первых моделей Renault. На нее экспериментально ставили первые в мире барабанные тормоза

Более двух десятков лет барабанные тормоза на автомобилях были механическими с тросовым приводом. Другими словами, эффективность торможения напрямую зависела от физической силы водителя. При экстренном торможении человеку приходилось использовать всю массу своего тела. Автомобили тем временем становились тяжелее и мощнее. Назрела необходимость усиления тормозных систем с помощью гидравлики либо пневматических устройств, которые дали бы водителям возможность эффективно замедляться без особых физических усилий.

Первый усилитель тормозного привода

Официально первыми автомобилями с усилителями тормозного привода стали огромные Maybach DS7 и Horch-670. Эти машины весили по 3 тонны и оснащались 12-цилиндровыми двигателями объемом 7 литров. Специально для этих моделей инженеры немецкой компании Bosch разработали усилитель тормоза. Как только водитель отпускал педаль газа, во впускном тракте мотора возникал вакуум, который использовался (за счет разницы давления) для воздействия на тормозной цилиндр. Это значительно увеличило эффективность тормозов. По грубым подсчетам вакуумный усилитель Bosch был эквивалентен 30 дополнительным килограммам, воздействующим на педаль тормоза.

Maybach DS7 — первый в мире автомобиль с усилителем тормоза. Разработкой пневматического устройства занималась компания Bosch

Серийный выпуск систем с усилителями начался в 1927 году, ознаменовав собой начало работы Bosch в сегменте тормозных устройств. Сразу же начали появляться рекламные слоганы новой технологии вроде «Пожалей ноги!». Важно отметить, что вакуумный усилитель тормозного привода был изобретен не в Германии. Роберт Бош (основатель Robert Bosch GmbH) приобрел патент на это изобретение у бельгийского инженера Альберта Девандре. Первое время усилители продавались под брендом Bosch-Dewandre, но в 1930-х годах Bosch окончательно приобретает право использования технологии и начинает выпускать пневмотормоза без приставки с фамилией бельгийца.

1928 год. Усилитель тормозного привода Bosch (серебристый цилиндр слева)

Некоторое время усилители тормоза использовались только в дорогих и мощных автомобилях. Но вскоре Bosch начала выпуск компактной системы Bremshelf, которую стали использовать для большинства выпускающихся легковых машин. «Пневмопомощники» правой ноги набирали популярность. Попытки других компаний завоевать рынок с помощью гидравлических усилителей тормоза не увенчались успехом — долгое время именно пневмотормоза устанавливались на основную массу легковых автомобилей. Хотя сегодня «тормозным балом» уже давно правит гидравлика.

Как система ABS появилась и сразу же исчезла 

Компания Bosch продолжала работать над улучшением эффективности тормозных систем. В 1936 году Роберт Бош запатентовал свое очередное изобретение — систему предотвращения блокировки колес при экстренном торможении. Идея была не нова. Еще в 1908-м о необходимости подобной технологии заговорили инженеры, разрабатывающие поезда, — эти транспортные средства подвергались гораздо большей опасности при блокировке колес, чем машины. В 1920 году французская компания Gabriel Voisin начала устанавливать примитивную антиблокировочную систему на шасси своих самолетов. Кстати, первая схема с описанием работы ABS на легковых автомобилях была создана не в стенах Bosch: ее автор — немецкий инженер Карл Вессел — пришел к этой идее за восемь лет до патента Роберта Боша.

В 1908 году разработчики локомотивов впервые заговорили о необходимости предотвращения блокировки колес при торможении

Несмотря на то что в 1930-х уже было понятно, как должна работать антиблокировочная система на машинах, создать рабочий вариант ABS тогда так и не удалось. В те годы попросту не было такой электроники, которая за доли секунды реагировала бы на заблокированные колеса автомобиля. Таким образом, система ABS появилась и сразу же исчезла из мира машин. О ней забыли вплоть до 1970-х годов — тогда компании Mullard и WABCO приступили к тестам своих систем, борющихся с блокировкой колес.

Первым же полностью серийным автомобилем с ABS стал Mercedes S-Class в кузове W116. Антиблокировочная система Bosch вошла в стандартное оснащение этой машины в 1978 году (это был рестайлинг). В 1993-м компания Lincoln первой в мире начала оснащать ABS абсолютно все свои модели. Сегодня же на большинстве рынков продажа автомобилей без данной системы запрещена. Как и другие системы безопасности, ABS сначала появилась на очень дорогих машинах, а позже перекочевала во все остальные сегменты.

Появление антипробуксовочной системы

Как и ABS, система TCS (Traction Control System), которую также называют антипробуксовочной, появилась сначала на поездах. Правда, там применялся не электрогидравлический принцип работы, а чисто механический. По сути, предшественником трэкшн-контроля является дифференциал повышенного трения, который использовался в том числе на мощных заднеприводных автомобилях в США. Первый электронный блок TCS появился на седанах Buick в 1971 году. Система называлась MaxTrac.

По эту сторону океана над своей версией TCS трудилась компания Bosch. В 1986 году инженеры завершили разработку системы и установили ее на рестайлинговый Mercedes S-Class W126. Это был первый европейский автомобиль с антипробуксовочной системой. Сегодня TCS есть на большинстве продающихся на мировом рынке машин. Как правило (но не обязательно!), трэкшн-контроль идет в паре с системой стабилизации (ESC или ESP).

Внедрение на рынок ESP

Разработкой системы, которая предотвращала бы заносы машины, занимались еще в 1980-х годах. Первыми готовую к применению технологию представили компании Robert Bosch GmbH и Mercedes, инженеры которых начали трудиться над системой стабилизации в 1987 году (сразу после того, как стартовали продажи машин с TCS). Догадайтесь, какой автомобиль первым получил ESP? Правильно — Mercedes S-Class. В 1995 году купе в 140-м кузове оснастили системой, которая предотвращала заносы машины. ESP была синхронизирована с трэкшн-контролем и ABS.

Интересно, что массовое внедрение ESP в серийные автомобили началось после ошибки инженеров Mercedes, которые создавали A-Class первого поколения. Этот микровэн имел склонность к опрокидыванию даже на маленьких скоростях. В конце 1998 года было принято решение отозвать все проданные «ашки» и остановить продажи модели. На все без исключения W168 был установлен блок ESP, который решил проблему с опрокидыванием. После этого систему стабилизации начали ставить буквально во всех автомобильных сегментах. Сегодня она обязательна для машин, продающихся в ЕС. На рынке Таможенного союза на данный момент 56% всех новых автомобилей оснащены ESP.

Автоматическая система экстренного торможения

Компания Bosch приложила свою руку и к относительно новой системе AEB (Automatic Emergency Braking). Практически весь 20-й век немецкие инженеры работали над тем, чтобы заставить автомобиль безопасно тормозить, анализируя массу факторов (предсказуемость эффективности тормоза для водителя, интенсивность и сила нажатия на педаль и др.). Начало 21-го века открыло новую главу. Теперь в Bosch работают над тем, чтобы машина тормозила без участия человека.

И хотя AEB сегодня воспринимается как технология из будущего, вскоре она отметит свое 10-летие — первым серийным автомобилем с системой автоматического торможения стала Volvo XC60 прошлого поколения (2008 год). На сегодняшний день все без исключения Volvo в любой комплектации оснащаются AEB. Такая система сейчас доступна для большинства моделей премиум-класса и для многих автомобилей среднего ценового диапазона. Уже нет сомнений, что AEB вскоре станет обязательной для всех машин. В Европе собираются обязать автопроизводителей устанавливать автоматическую тормозную систему на все модели уже в 2020 году.

Будущее

Сегодня кажется, что машины тормозят практически идеально. Масса электронных датчиков позволяет человеку остановить двигающийся автомобиль с минимальным (насколько это позволяет физика) тормозным путем на любом покрытии. Работа инженеров в области тормозных систем постепенно эволюционирует в разработку... автопилота. Звучит странно, но, например, система удержания полосы движения работает именно за счет тормоза, а не рулевого управления, как думают многие.

«У нас нет сомнений, что через 20 лет автомобили станут электрическими, автономными и будут объединены в одну сеть с другими машинами, дорожной инфраструктурой и мобильными устройствами. Сегодня же транспорт работает на бензине или дизеле и управляется человеком, поэтому единственное, что мы можем сделать, — подсоединить свой телефон к мультимедийной системе. Как видите, нам предстоит много чего реализовать в ближайшие десятилетия.

Компания Bosch готова к изменениям автомобильного мира. Мира, где интернет вещей проникнет во все аспекты нашей жизни, включая машины. В будущем как только вы выедете с работы, автомобиль сам сообщит вашему „умному дому“, что пора подготовиться к встрече с хозяином — сделать оптимальную температуру, включить необходимое освещение, подготовить аудиосистему с вашей любимой композицией, а может даже активировать кухонную технику. Сейчас все это звучит как фантастика из далекого будущего, но поверьте, такие возможности появятся уже через 10 лет», — заявил на пресс-конференции член правления Robert Bosch GmbH Уве Рашке.

Компания объединила свои подразделения, работающие над компонентами для бензиновых и дизельных машин, в одну структуру. Теперь Bosch Automotive разрабатывает в том числе элементы для электрокаров и работает над автопилотом. Над системой автономного вождения в компании трудится аж три тысячи человек. В Bosch уверены, что до массового внедрения беспилотных автомобилей остается около 20 лет.

«Основные аспекты, над которыми необходимо работать, чтобы беспилотная машина стала скорой реальностью, — бесперебойная высокоскоростная связь автомобиля с окружающей инфраструктурой и другими участниками движения, высокоточные карты местности. Этому способствует также создание „умных дорог“. Кроме того, необходимо продолжать разработку соответствующей технической базы и законодательных рамок.

В прошлом году мы заключили партнерское соглашение с компанией Daimler о совместных работах над автопилотом для городских условий и партнерское соглашение с компанией nVidia о разработке компьютера с искусственным интеллектом для автономного автомобиля. Мы также сотрудничаем с рядом других автопроизводителей. Безусловно, во всех странах есть особенности восприятия автономных машин различными группами граждан. Но в целом, согласно различным исследованиям, в среднем более 50% респондентов выразили желание воспользоваться беспилотным автомобилем. Таких людей привлекает высокая безопасность, эффективное использование времени в пути, комфорт, снижение стресса от вождения и т. д.», — рассказал корреспонденту Onliner.by Сергей Цвелодуб, региональный директор Bosch по продажам автомобильных комплектующих.

Автомобильные пылесосы в каталоге Onliner.by

Читайте также:

Перепечатка текста и фотографий Onliner.by запрещена без разрешения редакции. nak@onliner.by

Автор: Денис Логунович. Фото: Bosch, wikimedia, автопроизводителей
ОБСУЖДЕНИЕ