Особенности конструкции гидравлики и механики, сравнение эффективности, особенности в эксплуатации, преимущества и недостатки

Типы тормозных систем автомобиля

• рабочая;
• запасная;
• стояночная;
• вспомогательная.

Рассмотрим каждый из этих типов более подробно.

Рабочая

Под рабочей тормозной системой понимается совокупность деталей и узлов, которые обеспечивают штатную остановку транспортного средства. Ее устройство и схема работы описаны выше.

Запасная

Запасная система предусмотрена на тот случай, если откажет рабочая. Ее главное назначение – выполнение аварийного торможения и предотвращение дорожно-транспортного происшествия. Она может быть реализована по-разному, но чаще всего встречаются 2 варианта.

• Контур рабочей. В этом случае она представляет собой отдельный замкнутый контур рабочей системы, который активизируется при отказе тормозов. Для такой системы используют название двухконтурная.
• Отдельная подсистема. В данном случае запасная система выполняется в виде отдельной подсистемы, которая никак не связана с основной. Подобная конструкция считается более надежной, так как позволяет выполнить торможение даже в случае серьезных неисправностей.

Стояночная

Используется для того, чтобы удерживать транспортное средство на одном месте в течение длительного времени. Срабатывает при включении ручного тормоза. В подавляющем большинстве случаев является механической и не использует для усиления гидравлику или пневматику.

Вспомогательная

Предназначена для поддержания постоянной скорости машины в течение продолжительного времени (например, при длительных спусках, или там, где нужно долго ехать на холостом ходу). Устанавливается на грузовых автомобилях с пневматической системой торможения. Подразумевает подачу в цилиндры не топливной смеси, а воздуха под давлением. В результате силовой агрегат не только не приводит транспортное средство в движение, но и препятствует такому движению.

Воздух в цилиндры подается непосредственно из пневмосистемы – она связана с ними посредством специальной заслонки, которая открывается после нажатия соответствующей кнопки, установленной в салоне автомобиля.

Использование вспомогательной системы значительно снижает нагрузку на рабочую, тем самым предотвращая ее преждевременный износ и возникновение неисправностей. Кроме того, подобное передвижение гораздо безопаснее – если один из узлов выйдет из строя, то его функции выполнит второй. Это особенно актуально для большегрузных авто.

ТОРМОЗНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОЛЕС

Колесный тормозной механизм, как мы уже отмечали ранее, имеется на каждом колесе. Он предназначен для снижения скорости вращения колеса вплоть до полной его остановки за счет силы трения, возникающей между тормозными колодками и тормозным диском либо тормозным барабаном. В настоящее время автомобили оснащаются тормозными системами двух видов: дисковыми или барабанными, причем на одной машине могут использоваться тормоза как одного, так и одновременно двух видов. Например, на многих моделях ВАЗ, АЗЛК, «Форд», «Опель» и др. спереди стоят дисковые тормоза, а сзади — барабанные.

Барабанный тормозной механизм включает в себя тормозной барабан (рис. 3.12), тормозной цилиндр, тормозной щит, тормозные колодки (2 штуки) и стяжные пружины.

На колесной балке крепится тормозной щит, на котором установлен рабочий тормозной цилиндр. При нажатии на педаль тормоза поршни в тормозном цилиндре расходятся в стороны и оказывают давление на тормозные колодки, изготовленные в виде полуколец. Под воздействием такого давления тормозные колодки прижимаются к внутренней поверхности тормозного барабана (на который сверху надето колесо), замедляя его вращение вплоть до полной остановки.

Когда торможение нужно прекратить, водитель перестает нажимать на педаль тормоза. Соответственно, усилие на тормозные колодки больше не передается и стяжные пружины возвращают их в первоначальное положение. Колодки больше не касаются тормозного барабана, трение между ними и барабаном отсутствует и колесо получает возможность свободно вращаться.

Что касается дискового тормозного механизма (рис. 3.13), то он устроен несколько иначе и содержит следующие элементы: тормозной диск, тормозной суппорт, тормозной цилиндр (один или два) и тормозные колодки (2 штуки).

В данном случае на поворотном кулаке колеса устанавливается суппорт, внутри которого располагается тормозной цилиндр (один или два — это зависит от модели автомобиля), а также две тормозные колодки. Колодки расположены одна напротив другой так, что они находятся по разные стороны тормозного диска. Другими словами, диск располагается между тормозными колодками, при этом он вращается вместе с колесом, с которым жестко связан.

При нажатии тормозной педали из рабочих тормозных цилиндров выходят поршни и оказывают давление на тормозные колодки, которые с двух сторон прижимаются к тормозному диску. Под воздействием возникшей силы трения диск (а вместе с ним и колесо) замедляет вращение, и автомобиль останавливается. Для прекращения торможения нужно отпустить педаль тормоза. В результате поршни тормозного цилиндра вернутся в первоначальное положение, и больше не будут давить на тормозные колодки, которые, в свою очередь, «разжимаются» и «отпускают» тормозной диск. Следовательно, колесо вновь получает возможность свободного вращения.

Отметим, что тормозные колодки являются расходным материалом: из-за постоянного трения они изнашиваются, и тогда их следует заменить. Дисковые колодки нужно менять в среднем через 15 000-25 000 километров пробега, а барабанные — примерно через 50 000-60 000 километров (но они могут прослужить и больше).

Дополнительные функции электрогидравлического тормоза

Дополнительные функции обеспечивают го­раздо большую безопасность и удобство при торможении с помощью электрогидравлической тормозной системы.

Система помощи при трогании с места

После активации системы помощи при трога­нии с места путем определенного увеличения тормозного усилия в неподвижном состоянии автомобиль остается заторможенным даже при отпускании педали тормоза. Система по­мощи при трогании с места автоматически деактивируется, как только водитель создает достаточный крутящий момент двигателя, на­жимая педаль акселератора. Это позволяет водителю трогаться, к примеру, на подъемах, не активируя стояночную тормозную систему. В других ситуациях, где стоящий неподвижно расторможенный автомобиль может пока­титься, водителю не нужно постоянно нажи­мать на педаль тормоза при активированной системе помощи при трогании с места.

Расширенные функции вспомогательных тормозных систем

Если водитель резко отпустит педаль газа, произойдет автоматически регулируемое нагнетание давления, мягко воздействую­щее на тормозные колодки. При экстренном торможении это позволяет тормозам быстрее «схватиться» и, соответственно, сократить тор­мозной путь.

Если система определит экстренное тормо­жение, то тормозное давление кратковременно повысится до уровня оптимального коэффи­циента трения. Это приводит к значительному уменьшению общего тормозного пути у не­решительных водителей. В таких ситуациях быстрое нагнетание давления в электрогидравлической тормозной системе превосходит по­казатели традиционных систем.

Мягкая остановка автомобиля

Если установлена система комфортного тор­можения, то электрогидравлическая тормоз­ная система позволяет останавливаться без рывков за счет автоматического снижения давления непосредственно перед остановкой автомобиля. Если водитель захочет затормо­зить раньше, эта функция не активируется, и система минимизирует тормозной путь.

Функция помощи в «пробках»

Если активирована функция помощи в «проб­ках», электрогидравлическая тормозная си­стема генерирует более высокий тормозной момент при отпускании педали газа. Это снимает с водителя необходимость постоян­ного переключения между педалями газа и тормоза в режиме движения в «пробке». При необходимости автомобиль автоматически затормаживается до остановки и удержива­ется в неподвижном состоянии. Эту функцию можно активировать лишь при скоростях до 50-60 км/ч.

Функция осушения тормозов

Функция осушения тормозов регулярно уда­ляет водяную пленку с тормозных дисков в сырую погоду. Это уменьшает общий тормоз­ной путь. Информацию для активации этой функции можно взять, к примеру, из сигнала очистителя лобового стекла.

Диагностика неисправностей и ремонт

Чтобы определить неисправность, приведшую к появлению дефекта в тормозной системе, необходимо провести диагностику всех узлов. Действия выполняются от простого к сложному. Первым делом нужно проверить уровень гидравлики в расширительном бачке. Если жидкости мало, то ее необходимо долить до верхнего уровня. Затем переходят к осмотру линий подачи рабочей среды.

При наличии вмятин или переломов шлангов гидросистемы гидравлика может не доходить до рабочего цилиндра в необходимых объемах. В таком случае гидролинию лучше заменить качественной. Это снизит вероятность внезапного выхода из строя всей тормозной системы.

Осмотр и обслуживание калипера с колодками предполагает снятие колес. Для этого байк устанавливают на подставку для удобства демонтажа необходимых деталей. Тормозную машинку очищают от грязи и осматривают на предмет наличия протечек и работы тормозных поршней. Если при нажатии ручки тормоза оба плунжера двигаются, то машинка исправна, а если нет, то придется менять либо поршень, либо калипер в сборе. Это будет зависеть от марки изделия.

Колодки демонтируются с посадочных мест, и проверяется упругость возвратной пружины. При износе рабочей поверхности вкладыша деталь подлежит замене.

После устранения дефекта в любом узле потребуется прокачка системы или полная замена масла. Эта операция должна обязательно проводиться после попадания воды или изменения цвета рабочей жидкости. Использовать такую гидравлику не рекомендуется, чтобы не привести к поломке всей системы.

Вакуумный усилитель тормозов

Чем большей становилась масса автомобиля, тем большее усилие требовалось приложить к педали тормоза, чтобы достаточно эффективно снизить скорость или остановить автомобиль. Было бы непростительной ошибкой не использовать те физические процессы, которые происходят во время работы двигателя. Ошибки не совершили — установили вакуумный усилитель. Почему вакуумный? Он использует разрежение, создаваемое во впускном коллекторе двигателя. Устройство такого усилителя несложное (рисунок 7.7): есть корпус, разделенный диафрагмой на две камеры – вакуумную и атмосферную. На штоке педали тормоза, внутри усилителя, установлен следящий клапан (Для простоты восприятия на рисунке 7.7 следящий клапан не показан), открывающий или перекрывающий доступ атмосферного давления в атмосферную камеру. Кроме того, установлена возвратная пружина диафрагмы усилителя. После усилителя последовательно установлен главный тормозной цилиндр.

Рисунок 7.7 Вакуумный усилитель тормозов в сборе с педалью и главным тормозным цилиндром.

Примечание
В силу различных конструктивных особенностей двигателей разрежение может подводиться не только от впускного коллектора, но и от специального вакуумного насоса. Например, для всех дизельных двигателей используется вакуумный насос, поскольку у них разрежение во впускном коллекторе небольшое.

Как это работает? Довольно просто: в исходном положении (когда тормозить никто не собирается) давление в обеих камерах одинаковое и равно давлению, создаваемому во впускном коллекторе. Как только возникнет необходимость затормозить, необходимо будет нажать на педаль тормоза — перемещение педали передастся через толкатель к следящему клапану. Клапан перекроет канал, который соединяет атмосферную камеру с вакуумной. Дальнейшее перемещение соединит атмосферную камеру с атмосферой. Возникнет перепад давления, который начнет воздействовать на диафрагму и перемещать ее, преодолевая усилие возвратной пружины, а диафрагма, в свою очередь, будет перемещать шток поршня главного тормозного цилиндра.

Примечание
Такая конструкция вакуумного усилителя обеспечивает значительное дополнение усилия (усилие может достигать пятикратного увеличения) на штоке поршня главного тормозного цилиндра, которое пропорционально усилию на педали тормоза. Если проще — чем сильнее вы будете давить на педаль, тем сильнее и эффективнее будет работать вакуумный усилитель.

Как только водитель отпустит педаль тормоза, атмосферный клапан перекроется, давление в обеих камерах усилителя выровняется, а диафрагма вернется в исходное положение под действием возвратной пружины.

Проверки вакуумного усилителя

Важно знать, что, садясь за рабочее место водителя, следует всегда проверять техническое состояние вакуумного усилителя. Как это сделать? Элементарно…. Для проверки работы вакуумного усилителя тормозов необходимо выполнить следующие процедуры:

Для проверки работы вакуумного усилителя тормозов необходимо выполнить следующие процедуры:

1. Запустить двигатель на 1-2 минуты, а потом заглушить его. Если при первом нажатии на педаль тормоза педаль нажата полностью, но при последующих нажатиях ход педали становится больше с каждым нажатием, значит усилитель работает правильно. Если высота хода педали остается неизменной, значит усилитель работает нормально.

Рисунок 7.8 Иллюстрация к п. 1.

2. При неработающем двигателе нажать на педаль тормоза несколько раз. Потом нажать на педаль тормоза и запустить двигатель. Если педаль движется вниз незначительно, это является нормальной работой усилителя. Если движение педали не изменяется, усилитель неисправен.

Рисунок 7.9 Иллюстрация к п. 2.

3. При работающем двигателе, нажать на педаль тормоза и потом остановить двигатель. Удерживать педаль нажатой около 30 секунд. Если высота педали не изменяется, усилитель работает нормально, если педаль поднимается — усилитель неисправен.

Рисунок 7.10 Иллюстрация к п. 3.

Выполнить три теста, описанных выше. Если хотя бы один тест из трех не соответствует нормальной работе, проверить обратный клапан, вакуумный шланг и усилитель на наличие повреждений.

Возможные неисправности тормозной системы автомобиля

Признаками неисправности могут служить следующие «симптомы»:

• когда машина тормознула, раздается резкий свист или скрежет;
• торможение неэффективно и транспортное средство проделывает слишком большой тормозной путь;
• у педали существенно увеличился ход;
• педаль опустилась;
• на панели индикаторы постоянно показывают низкий уровень жидкости в гидравлике (даже после обслуживания и дозаправки);
• сильная вибрация педали.

Причин подобных проявлений может быть несколько. Вот наиболее распространенные.

• Утечка. Приводит к таким «симптомам», как постоянный низкий уровень жидкости или увеличение тормозного пути. Вызывается повышенным износом или механическими повреждениями деталей (причем не только патрубков, по которым течет жидкость, но и цилиндров и даже колодок). Проблема решается обследованием авто на предмет утечки и заменой вышедшей из строя детали.
• Неисправность главного цилиндра. Приводит к увеличению мягкости педали. На практике вызывается клином цилиндра из-за перегрева или износа. Сопровождается снижением эффективности торможения. В случае перегрева цилиндра из-за повышенного давления регулируют или меняют усилитель. Если проблема возникла по причине износа цилиндра, то замене подлежит именно он.
• Повышенный износ диска. Сопровождается вибрацией педали при нажатии. Также может появляться скрежет. «Лечится» заменой диска.
• Попадание воздуха в жидкость. Вызывается неправильным обслуживанием и заправкой, а также нарушением работы атмосферной камеры усилителя. Приводит к существенному снижению эффективности торможения и увеличению ходя педали. Устраняют проблему путем перезаправки жидкости. Если проблемы в усилители, то его ремонтируют или меняют.
• Вибрация дисков. Вызывает визг при торможении. Решается расточкой диска и колодок или их полной заменой на новые.

Как установить гидравлические тормоза на велосипед

Для монтажа тормоза заднего гидравлического, отсоединяют гидролинию, которую нужно продеть в крепление. Крепится она к раме просто. Также необходимо снять колодки, которые можно испачкать пролившейся во время работ с тормозной жидкостью.

Сняв диски и колодки с велосипеда, их убирают на время подальше от байка. После этого, отсоединяют гидролинию, которую необходимо продеть через раму, закрепив на ней, и начинают прокачку.

Компрессионный фитинг латунный с гайкой и кулачок

Гидравлический шланг отсоединяют от дисков и колодок, которые нужно убрать из рабочей зоны, чтобы не загрязнились детали тормозной жидкостью, вытекающей из отсоединенной трубки. Внимательно посмотрев трубку, обнаруживается кулачок и фитинг компрессионный. Первый необходим, чтобы гидравлический шланг, изготовленный из пластика, не деформировался при сильном нагревании и не мог выпасть из кулачка. Нужны эти элементы, чтобы на месте при нагревании удерживать гидравлический шланг.

Далее отрезают зажим, без которого не получится его пропустить сквозь крепления. Это выполняют, пользуясь специальным инструментом – резаком, который легко режет, обеспечивая ровный разрез. При отсутствии такового, уются ножом или лезвием, но аккуратно. Кусачками тоже можно отрезать гидравлический шланг, но они ровного и чистого среза не дадут, а он важен для надевания кулачка и установки фитинга.

Компании, выпускающие вилки, отказывают в гарантии на деталь, если нарушено это правило. От постоянного трения о корону, длинный шланг получает повреждения, поэтому его рекомендуют аккуратно подтянуть. Но, длина оставаться должна такой, чтобы не повреждался гидравлический шланг при поворотах руля велосипеда. Его к креплению протянуть нужно через отверстия в раме велосипеда, а затем, направить к машине, которую присоединяют после этого к раме. Подрезая его, не забывают оставлять петлю, которая вставляется внутрь машины. Запас оставлять рекомендуется 7-20 миллиметров.

После того, как выполнено подрезание, следует установить компрессионный фитинг или оливку, вначале надев гайку, а затем, зажим. Перед выполнением работы, обязательно читают инструкцию от производителя, прилагаемую к дисковым тормозам, т.к. одни зажимы могут быть направленными, другие – с фаской.

После того, как их поставят, вставляют фитинг. Чтобы он сел плотно, пользуются зажимами, помогающими сидеть крепко шлангу и исключающими его повреждение. Фитинг вбивают молотком, а после ставят гайку, смазав ее предварительно, чтобы она встала хорошо на место. Завинчивают гайку вручную. Если гайка остановилась, шланг проталкивают в машину до конца. После этого затягивают ее до требуемого значения, не перетягивая (пользоваться торированным ключом). Осталось прокачать гидравлические тормоза велосипеда.

Принцип работы тормозной системы

Работа тормозной системы строится следующим образом:

• При нажатии на педаль тормоза водитель создает усилие, которое передается к вакуумному усилителю.
• Далее оно увеличивается в вакуумном усилителе и передается в главный тормозной цилиндр.
• Поршень ГТЦ нагнетает рабочую жидкость к колесным цилиндрам через трубопроводы, за счет чего растет давление в тормозном приводе, а поршни рабочих цилиндров перемещают тормозные колодки к дискам.
• Дальнейшее нажатие на педаль еще больше увеличивает давление жидкости, за счет чего срабатывают тормозные механизмы, приводящие к замедлению вращения колес. Давление рабочей жидкости может приблизиться к 10-15 МПа. Чем оно больше, тем эффективнее происходит торможение.
• Опускание педали тормоза приводит к ее возврату в исходное положение под действием возвратной пружины. В нейтральное положение возвращается и поршень ГТЦ. Рабочая жидкость также перемещается в главный тормозной цилиндр. Колодки отпускают диски или барабаны. Давление в системе падает.

А что будет — если один из контуров потеряет герметичность

Даже несмотря на потерю герметичности одного из контуров, второй контур останется в рабочем состоянии. Вот допустим, утечка произошла в первом контуре, тогда первый поршень переместиться без сопротивления по цилиндру до второго поршня. А второй поршень перемещаясь создаст давление, необходимое для работы тормозных механизмов в своем контуре. Только следует учитывать, что свободный ход педали добавится из-за неисправности первого контура.

Если утечка произошла во втором контуре, то работа первого контура будет происходить вот так: оба поршня будут перемещаться, пока второй поршень не дойдет до конца и только потом в первом контуре создастся давление способное привести контур в рабочее состояние. Тут тоже ход педали тормоза будет увеличен, но тормозная система будет работать.

Устройство тормозной системы

Тормозные системы в автомобилях должны отвечать требованиям Директивы 71/320/ EEC, ECE-R13 часть 1, ECE-R13 часть 2 и ECE-R13 Н и другим региональным пред­писаниям. Автомобили должны оснащаться двумя отдельными тормозными системами, одна из которых должна быть блокируемой. Тормозные системы должны иметь отдель­ные устройства управления. В случае сбоя в рабочей тормозной системе должна сохра­няться возможность торможения, как мини­мум, двух колес (на одной оси).

Типы тормозных систем

Тормозные системы состоят из рабочей и стояночной тормозных систем и (у грузови­ков и автобусов) вспомогательной тормозной системы (тормоза-замедлителя). Требуемая система запасного торможения обычно ис­пользуется при отказе рабочей тормозной системы. Автомобили специального назна­чения с особыми требованиями тоже могут иметь специальные функции торможения, такие как тормоз для движения на крутых подъёмах или тормоз для предотвращения аварий автопоездов.

Тип создания силы

Когда речь заходит о том, как создается сила, различают три типа создания силы: с му­скульной энергией, с мускульной и дополни­тельной энергией и с не мускульной энергией. В системах с мускульной энергией исполь­зуется только с мускульная сила водителя, в системах с мускульной и дополнительной энергией происходит усиление первой уси­лителем тормозов, а в системах с не му­скульной энергией управляющее мускульное усилие водителя служит лишь управляющей переменной. Максимальные необходимые управляющие усилия предписываются для каждого типа автомобиля.

Передающее устройство (тормозной привод)

Сила передается от управляющего устрой­ства на тормоза колес механически, гидрав­лически, пневматически или электрически. Механическая передача силы является стан­дартной и предписывается только для стоя­ночных тормозных систем (§41 StVZO, с. 5).

Передача силы у рабочей тормозной си­стемы выполняется через два отдельных тормозных контура гидравлически или пнев­матически, так чтобы, как минимум, один тормозной контур остается рабочим в случае сбоя.

Электрическая активация тормозов до сих пор использовалась только в электрических стояночных тормозных системах (см. «Элек­тромеханические стояночные тормозные системы»).

Схем Конфигурация тормозных контуров регла­ментируется стандартом DIN 74000. У автомобилей категории M₁ (легковые ав­томобили), конфигурация тормозных кон­туров часто диагональная (рис. Ь, «Варианты конфигурации тормозных контуров» ). Но это возможно только в сочетании с подходящей геометрией передней оси (отрицательное или нейтральное плечо обката). У всех остальных категорий автомобилей используется кон­фигурация II (рис. а, «Варианты конфигурации тормозных контуров» ). Здесь передняя ось образует один из тормозных контуров, а за­дняя ось образует другой. Все прочие конфи­гурации тормозных контуров стандарта DIN 74000 сегодня редко используются и поэтому больше здесь не описываются. Прямая не­обходимость в двухконтурном тормозном приводе предписывается в §41 StVZO, с. 16 только для автобусов с двухконтурным тормозным приводом.

Распределение тормозных сил

Директивы 71/320/ЕЕС, ECE-R13 и ECE-R13H также предъявляют требования к распреде­лению тормозных сил между отдельными осями. Тормозные силы должны распре­деляться направленно во всех режимах нагрузки между осями. На распределение тормозных сил можно повлиять, с одной сто­роны, через компоновку колесных тормозов, а с другой — через конфигурацию автомо­биля. Помимо прочего учитываются высота центра тяжести, колесная база и развесовка.

В грузовых автомобилях, согласно схемам, в директиве 71/320/ЕЕС, распределение тор­мозных сил также зависит от давления на со­единительной головке тормозных шлангов. Распределение тормозных сил через компо­новку автомобиля реализуется с помощью ограничителя тормозных сил или автомати­ческого устройства, измеряющего тормозные силы (автоматическое измерение тормозной силы в зависимости от нагрузки).

В современных автомобилях распределе­ние тормозных сил интегрируется в качестве дополнительной функции в электронную си­стему контроля пробуксовки колес (антиблокировочная система, система динамической стабилизации).

Компоненты тормозной системы

Тормозные системы автомобилей состоят из следующих компонентов, различающихся по конструкции в зависимости от типа системы (гидравлическая или пневматическая): энер­гетический блок, устройства управления, передающие устройства, инфраструктура управления, колесные тормоза и вспомога­тельные устройства.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: