Рис. 22. Динамические характеристики торможения колеса

Ясно, что чем больше Rx, т. е. чем сильнее тормозится колесо, тем хуже его устойчивость, а следовательно, хуже устойчивость самого автомобиля.

Мощность современных тормозов такова, что даже на самой хорошей дороге водитель может заблокировать колеса автомобиля.

При этом возможны следующие случаи: потеря траекторной устойчивости в случае блокирования передних колес. Эти колеса теряют возможность передавать на автомобиль боковые реакции и, следовательно, он не может поворачивать и движется только прямо, несмотря на поворот рулевого колеса водителем. При блокировании колес передней оси может возникнуть се занос со скоростью v3 (рис. 23,6).

Рис. 23. Схема заноса мостов автомобиля:
а — занос заднего моста; б — занос переднего моста

Максимальная величина коэффициента сцепления фтах является функцией многих переменных. Определяющее влияние на величину фШах оказывают тип и состояние дорожного покрытия. Трудно себе представить способ регулирования этого фактора. Правда, определенным шагом в этом направлении можно считать применение шипов противоскольжения, сезонных шин или шин из специальной гидрофильной резины. Однако все эти решения дороги и эффективны только в постоянных погодных условиях. Кроме того, шипы изнашивают покрытие дороги, уничтожают разметку, образуют колеи.

В конце 60-х годов у отечественных и зарубежных изобретателей стал популярным другой способ влияния на сцепление колеса с дорогой — автоматическое выбрасывание под колеса специальных ковриков, обладающих высокими фрикционными свойствами. Главный и далеко не единственный порок этого способа заключается в том, что скольжение колеса, которое, как будет показано ниже, можно регулировать, подменяется здесь скольжением по дороге коврика, что регулированию не поддается.

В качестве курьеза следует упомянуть и о предложениях выстреливать в полотно дороги мощный штырь, тросом или цепью связанный с автомобилем.

Нормальная реакция дороги Rz зависит от массы автомобиля, положения его центра масс, конструкции подвески, характера дорожных неровностей и т. п. Если не рассматривать динамику взаимодействия колеса с неровностями, приводящего к ощутимым колебаниям Rz, около величины, соответствующей нормальной нагрузке колеса Pz, можно считать, что реакция Rz целиком определяется соответствующей долей массы автомобиля.

Нормальная нагрузка колеса Pz является величиной переменной. Кроме массы автомобиля и положения центра масс, яа нее влияет и режим движения. Так, при разгоне задние колеса дополнительно нагружаются, а передние — разгружаются, при торможении — наоборот. На повороте к тому же происходит бортовое перераспределение массы. Свои коррективы вносит и уклон дороги. Ясно, что величины такого перераспределения массы, а значит, и величины нормальных нагрузок колес зависят от ускорения автомобиля. Единственный практически достижимый способ регулирования нормальных нагрузок —регулирование ускорения автомобиля.

Таким образом, единственно целесообразным способом обеспечения неравенства выражающего собой требование одновременного обеспечения достаточной тормозной эффективности и хорошей устойчивости движения, является регулирование тормозного момента с помощью изменения давления в тормозном приводе.

Рассмотрим возможные пути осуществления такого регулирования. Для упрощения вопроса ограничимся прямолинейным движением автомобиля. Надо сказать, что фактически прямолинейная траектория представляет собой последовательную совокупность сопряженных криволинейных участков, кроме того, на колесо постоянно действуют боковые силы, вызванные неровностями дорожного покрытия, воздушными потоками, биением колес и т. п. При торможении за счет неравномерности действия тормозных механизмов на автомобиль начинает действовать поворачивающий момент, который в пределах запаса по сцеплению компенсируется действием боковых реакций дороги. Таким образом, даже при внешне прямолинейном движении автомобиля торможение может привести к потере устойчивости.

Первый и самый простой путь регулирования заключается в изменении водителем усилия на тормозной педали исходя из субъективной оценки сцепления колес с дорогой. Опытные водители при торможении на скользких дорогах иногда добиваются успеха, применяя импульсное торможение, т. е. быстро блокируя и разблокируя колеса (лучше всего тормозить на грани блокирования, но практически это невозможно). Способ этот ненадежен, так как слишком многое зависит от квалификации и внимания водителя, быстроты изменения внешних условий и т. д.

Следует отметить, что некоторые возможности облегчить задачу водителя могут быть реализованы при конструировании транспортного средства.

Рис. 24. Расчетное распределение тормозных сил и нормальных нагрузок по осям грузового автомобиля

При этом возможен случай, когда задние колеса вообще не заблокируются. При фжтах=у—0,28 колеса обоих мостов заблокируются одновременно. При флтах= =у>-0,28 первыми будут блокироваться задние колеса. Поскольку последний случай представляется более опасным, можно, изменяя соотношение тормозных сил, уменьшить соответствующую зону.

Автостроители широко применяют этот путь повышения устойчивости и эффективности торможения. Задние колеса грузовых автомобилей обычно несут большую нормальную нагрузку и поэтому их тормозные механизмы делают мощнее. Например, применяя тормозные камеры с большей эффективной площадью диафрагмы. Наоборот, у легковых автомобилей статические осевые массы примерно одинаковы, а это значит, что даже при самом малоэффективном торможении передняя нормальная нагрузка гарантированно становится больше задней. Передние тормоза легковых автомобилей, как правило, мощнее задних (обычно это достигается выбором схемы тормозного механизма).

Недостатки этого способа очевидны: он эффективен только при том коэффициенте сцепления, той полезной нагрузке и тех координатах центра масс, на которые рассчитывали конструкторы.

На рис. 24 пунктиром показаны отношения для того же автомобиля в снаряженном состоянии. Видно, что в этом случае во всем диапазоне коэффициента сцепления задние колеса будут блокироваться первыми.

Таким образом, можно констатировать, что выбор нужной величины тормозных сил путем регулирования давления в приводе водителем малоэффективен из-за изменения нормальных осевых нагрузок. Очевидно, что этот недостаток можно преодолеть, меняя в соответствии с изменением условий торможения (в том числе и нормальных осевых нагрузок) распределение тормозных сил.