Устройство тормозной системы

Принцип работы и конструкция тормозов

//www.youtube.com/watch?v=Av-jj8NNrv8

Проследим принцип работы на гидравлических тормозах:

1. Водитель жмет на педаль, чем приводит в движение поршень в главном тормозном цилиндре. Автоматически подключается усилитель тормоза, снижая нагрузку на педаль тормоза;
2. Жидкость через трубопроводы передает давление в тормозные механизмы, которые создают сопротивление вращению колес — происходит торможение;
3. При снятии ноги с педали, возвратная пружина тянет поршень назад, вследствие чего снижается давление, освободившаяся жидкость направляется обратно к главному цилиндру – колеса растормаживаются.

Гидравлическая тормозная система

• тормозные шланги высокого давления;
• педаль тормоза;
• рабочие тормозные цилиндры передних и задних колес;
• вакуумный усилитель тормозов;
• трубопроводы;
• главный тормозной цилиндр с бачком.

1. контур, правый задний — левый передний тормозные механизмы;
2. сигнальный датчик
3. контур левый задний — правый передний  тормозные механизмы;
4. бачок тормозной жидкости главного тормозного цилиндра;
5. главный тормозной цилиндр
6. усилитель тормозов вакуумный
7. педаль тормоза
8. регулятор давления между контиурами
9. трос тормоза, стояночного
10. тормозной механизм — заднее колесо
11. регулировочный наконечник стояночного тормоза
12. рычаг привода тормоза стояночного
13. тормозной механизм колеса переднего

Механическая система тормоза

Механический – в стояночной тормозной системе. Хотя в последних моделях используют и электропривод, тогда его называют электромеханическим ручником.

Для слаженной и безопасной работы тормозов, современные авто оснащены всевозможными электронными блоками, улучшающими их работу: АБС, усилитель экстренного торможения, блок распределения тормозных усилий.

Пневматическая система тормозов

Пневматический привод применяется в основном на большегрузных автомобилях.

Отличие этой системы от гидравлической в том, что вместо тормозной жидкости в системе работает воздух. Давлением воздуха разжимаются тормозные колодки, а давление воздуха в системе обеспечивает специальный компрессор, работающи от двигателя через ременную передачу.

Комбинированный привод

Комбинированный привод – это комбинация из нескольких типов тормозных систем. К примеру, совмещение гидравлического привода с воздушным, электрического и пневматического, есть и такие.

Какое давление в гидравлических тормозах легковых авто?

Изначально есть смысл разобраться в таких понятиях, как давление в гидравлической системе и давление, оказываемое суппортами или штоками цилиндров непосредственно на тормозные колодки.

Давление в самой гидравлической системе авто во всех её участках примерно одинаковое и составляет на своём пике у наиболее современных авто около 180 бар (если считать в атмосферах, то это приблизительно 177 атм). В спортивных или гражданских заряженных авто это давление может доходить до 200 бар.

Разумеется, что только усилием мускульной силы человека напрямую создать подобное давление невозможно. Поэтому в тормозной системе авто есть два усиливающих фактора.

1. Рычаг педали. За счет рычага, который обеспечивается конструкцией педального узла, изначально прилагаемое водителем давление на педаль увеличивается в 4-8 раз в зависимости от марки авто.
2. Вакуумный усилитель. Этот узел также усиливает давление на главный тормозной цилиндр приблизительно в 2 раза. Хотя разные конструкции этого узла предусматривают довольно большую разбежку по дополнительному усилию в системе.

Фактически рабочее давление в тормозной системе при штатном режиме эксплуатации авто редко превышает 100 атмосфер. И только при экстренном торможении хорошо физически развитый человек способен давлением ноги на педаль создать давление в системе выше 100 атмосфер, но происходит это только в исключительных случаях.

Давление поршня суппорта или рабочих цилиндров на колодки отличается от гидравлического давления в тормозной системе. Здесь работает принцип, сходный с принципом действия ручного гидравлического пресса, где насосный цилиндр маленького сечения перекачивает жидкость в цилиндр значительно большего сечения. Повышение усилия рассчитывается как отношение диаметров цилиндров

Если обратить внимание на поршень тормозного суппорта легкового авто, то он будет в несколько раз больше по диаметру, чем поршень главного тормозного цилиндра. Поэтому и давление на сами колодки будет увеличиваться за счёт разницы диаметров цилиндров

Как на практике ведет себя система автоматического экстренного торможения

Наличие системы автоматического торможения, разумеется, не является гарантией того, что вы сможете избежать дорожно-транспортных происшествий

Более того, она не обладает скоростью человеческой реакции и не может принять во внимание все факторы, которые может учесть водитель. Так насколько же надежны автоматические системы торможения?

Начнем с того, что первые автоматические системы были установлены на автомобили компании Volvo. Еще 10 лет назад их машины могли автоматически тормозить перед препятствиями, а также могли отличить транспорт от пешехода.

Практически в то же время функция круиз-контроля трансформировалась в настоящий автопилот, наличие которого позволяет не держать руки на руле и просто наслаждаться поездкой. Однако стоит отметить, что полноценная работа данной функции возможна только при соблюдении ряда условий.

Так, дорожная разметка должна быть четко прорисованной, знаки должны быть хорошо видны, а все дорожное пространство должно быть обустроено по международным нормам и правилам. В противном случае машина просто не поймет, в каком направлении ей нужно двигаться. С учетом того, что большинство дорог в нашей стране не отвечает вышеперечисленным критериям, владельцы дорогих автомобилей практически не пользуются автопилотными функциями по назначению.

Однако в контексте данной статьи мы разбираем не автопилот в целом, а только говорим о функции автоматического торможения. Основной целью создания подобных систем было повышение безопасности. Всем известно, что самыми частыми причинами возникновения аварийных ситуаций являются невнимательность участников дорожного движения и отсутствие своевременной реакции водителя.

В теории, наличие системы автоматического торможения должно позволить хотя бы частично ослабить контроль над происходящим на дороге. Но это не совсем так.

Практика показывает, что технологии, осуществляющие автоматическое торможение, не отличаются высокой надежностью. Не в любой ситуации система может затормозить так, чтобы сохранить целостность автомобиля. Предлагаем подробнее остановиться на специфике работы, достоинствах и недостатках современных устройств автоматического торможения.

Видео о том, как работает AEB на автомобиле Volvo XC90:

Критика системы автоматического торможения

Эксперты считают, что автоматические системы торможения в современных авто нельзя назвать надежными. Дело в том, что стабильность работы датчиков зависит от нескольких факторов. Казалось бы, дорогое авто оснащено суперсовременной технологией, которая должна помочь избежать столкновения. Но, как показывает практика, автоматизированная система может подвести в любой момент хотя бы из-за того, что работа всей технологии основана на электрических соединениях.

Недостатков и недоработок у систем автоматического торможения достаточно много, но мы перечислим лишь основные из них:

• по результатам испытаний было установлено, что даже самые прогрессивные системы автоматического торможения на автомобилях Volvo срабатывают лишь в 70 % случаев;
• результаты тестов, проводимых при участии автомобилей Land Rover еще хуже, чем в предыдущем случае, и, кроме того, машины этой марки слишком тяжелые для безопасного торможения на большой скорости;
• работа системы будет эффективной только в том случае, если скорость движущегося автомобиля не превышает 30 км/ч;
• наибольшую пользу из применения данной технологии можно извлечь находясь в пробке, поскольку автомобиль с такой системой может легко снять с водителя обязанность постоянно нажимать на педали газа и тормоза;
• в условиях стандартной эксплуатации автомобиля эффективность системы автоматического торможения оставляет желать лучшего, поскольку более точных и дальнобойных датчиков пока, к сожалению, просто не существует.

Если разработчики смогут создать более точные блоки, которые будут контролировать изменения окружающей обстановки в диапазоне 100 или 200 метров, работа системы будет близка к идеалу. В настоящее время технология является не более, чем приятным бонусом, и ее наличие не дает никаких оснований для ослабления контроля за ситуацией на дороге.

Вентилируемые диски

Внешне такой диск напоминает два склеенных между собой отдельных диска, разделенных лопатками воздухоотводов. Пустое пространство способствует вентиляции, позволяя воздуху проходить сквозь диск во время вращения, охлаждая его. У вентилируемых дисков более прочная конструкция. Чаще всего они используются при тюнинге тормозной системы. Правда, на современные автомобили производители все чаще ставят вентилируемые диски уже штатно.

Перфорированные диски (с поперечным сверлением)

Отталкивают воду, газ, охлаждают и способствуют удалению частиц грязи и нагара. Диски с поперечным сверлением имеют один недостаток — со временем вокруг просверленных отверстий появляются трещины и надломы. Кроме того, небольшие отверстия забиваются грязью и нагаром.

С насечками

Такие диски отталкивают воду, газ и тепло, способствует удалению частиц грязи и нагара, а также матирует тормозные колодки. Устанавливаются на спортивные автомобили — в основном для того, чтобы отводить грязь и нагар. При работе издают больше шума, чем обычные, ввиду того, что колодки трутся о канавки диска.

Карбоновые и керамические

Обеспечивают хорошее трение, менее склонны к генерации тепла. Карбоновые диски предназначены для спортивных автомобилей, поэтому для обычных машин не совсем подходят, так как им необходимо хорошо прогреться для корректной работы. Керамические диски изготовлены из углеродного волокна, обладают малым весом и хорошо переносят высокую температуру. Недостаток — очень высокая цена.

А вот для увеличения скорости торможения необходимо увеличение наружного диаметра диска. Но тут стоит быть внимательным: увеличение размера диска, как правило, ведет за собой увеличение размера колеса.

По соотношению «цена — эффективность» лучшим вариантом для тюнинга являются вентилируемые тормозные диски, которые, помимо лопаток воздухоотводов, имеют и перфорацию, и рифление. Стоит помнить, что тюнинговые тормозные диски увеличивают износ тормозных колодок в результате увеличивающегося трения.

Устройство

Устройство задних барабанных тормозов показано на картинке ниже. Такой тип тормозного механизма имеет барабан в качестве вращающегося элемента. В неподвижной части опорный щит и колодки.

На рисунке элементы 1 и 3 являются неподвижными, а элемент 2 вращается.

В устройство такого типа тормозов входят:

• Барабан, который прикреплен к ступице колеса;
• Колодки с накладками;
• Рабочий цилиндр тормозов, имеющий 2 поршня с манжетами и пыльниками;
• В нем же вкручен штуцер, при помощи которого происходит прокачка жидкости;
• Стяжные (возвратные) пружины, которые цепляются к колодкам и удерживают их в нужном положении;
• Тормозной опорный щит, прикрепленный к балке моста;
• Поддерживающие колодки стойки;
• Нижняя опора для колодок с регулировкой, это регулировка задних колодок, позволяющая выставить нужный зазор между барабаном и колодкой, чтобы тормоза хорошо срабатывали и в то же время они не соприкасались, когда это не нужно;
• Механизм тормозной жидкости;

Их эффективность признана более высокой, чем первого варианта. Принцип работы барабанных тормозов с двумя цилиндрами такой же, только вместо нижней опоры установлен второй цилиндр. В таком механизме поверхность касания колодки к барабану по площади больше, значит и торможение сильнее.

Чем опасно высокое давление тормозной жидкости в системе

Тормозная жидкость находится в системе в замкнутом контуре. При нажатии на педаль тормоза движение поршней в суппортах происходит за счёт давления, сила которого может достигать 100 и более атмосфер. В новом автомобиле, когда детали не имеют дефектов, система спокойно выдерживает даже в три раза повышенное давление. Но по мере износа во всех элементах развиваются деструктивные процессы, что неизбежно приводит к падению прочности всей системы.

Одним из самых слабозащищенных элементов тормозной системы являются шланги и магистрали, которые подвергаются воздействию внешней среды. Шланги со временем теряют свою механическую прочность и трескаются, иногда уже через несколько лет. Сталь, которая используется для изготовления тормозных трубок, подвергается коррозии. Все перечисленные случаи не имеют явных признаков неисправностей, а значит, водитель подвергается повышенному риску.

И это не шутки! Коррозия быстро распространяется и ослабляет стенки трубки. При незначительных нажатиях на педаль тормоза такие дефекты никак себя не проявляют. Но в случае экстренного торможения это может обернуться трагедией. Разрыв магистрали приводит к резкому падению давления, и торможение происходит неэффективно. Проблема усугубляется тем, что тормозные трубки находятся в таких труднодоступных местах, что даже на поднятом с помощью домкрата автомобиле оценить их состояние очень сложно.

Водители в повседневной жизни очень редко жмут на педаль тормоза с силой, а значит, неисправности тормозной системы можно определить только при техническом осмотре автомобиля. Специалисты ежедневно обнаруживают подобные дефекты. По их мнению, трещины на шлангах – реальная проблема огромного масштаба. Поэтому, если после диагностики вашего автомобиля выявлены неисправности тормозных магистралей, не стоит это игнорировать. При малейшем подозрении на дефекты тормозной системы рекомендуется заменить элементы, представляющие опасность.

В течение долгого времени тормозные системы авто представляли собой два контура, отвечающих за две пары колес соответственно. Применение такой системы позволяет затормозить автомобиль одним из контуров при неисправности другого.

Было проведено множество испытаний, на которых проверялась эффективность торможения при работе только одного контура. В результате было выявлено, что в тормозной путь автомобиля при скорости 100 км/ч в среднем увеличивается с 40 до 86 метров!

Значит, при неисправности какого-либо элемента тормозной системы остановить автомобиль возможно, но не стоит забывать о том, что это будет происходить дольше в два раза.

Разрыв тормозных трубок случается без каких-либо предпосылок, которые помогли бы выявить проблемный элемент. Тормозная система продолжает работать, но менее эффективно. Следовательно, единственным вариантом подстраховки является постоянная диагностика, в особенности при проведении ТО. Автомеханики, имеющие большой опыт работы, всегда посоветуют вам, как лучше поступить, и не стоит игнорировать их рекомендации, особенно по поводу тормозной системы.

Стоимость ремонта тормозных линий разнится в зависимости от типа и длины. Обычно замена какого-либо элемента с учетом его стоимости обходится в 20–50 долларов. Большинство сервисов предпочитает устанавливать медные трубки взамен стальных, так как их проще дорабатывать. Проверка состояния тормозных шлангов и трубок должна стать вашей привычкой, даже если вы счастливый владелец нового автомобиля.

Вспомогательная тормозная система

Рабочий контур, согласно требованиям ЕЭС, должен делиться на основной и вспомогательный. Если вся система исправна, то работают оба, но при разгерметизации одного – другой продолжает работать, становясь вспомогательным (аварийным). Наиболее распространены три компоновки разделения рабочих контуров (рис.3):

• 2 + 2 тормозных механизма, подключенных параллельно (передние + задние);
• 2 + 2 тормозных механизма, подключенных диагонально (правый передний + левый задний и т. д.);
• 4 + 2 тормозных механизма (в один контур подключены тормозные механизмы всех колес, а в другой только два передних).

Схема компоновки гидропривода

1 – главный тормозной цилиндр с вакуумным усилителем; 2 – регулятор давления жидкости в задних тормозных механизмах; 3-4 – рабочие контуры.

Барабанные и дисковые тормоза

Барабанный тормозной механизм (рис. 4) состоит из:

• тормозного щита,
• тормозного цилиндра,
• двух тормозных колодок,
• стяжных пружин,
• тормозного барабана.

Схема работы барабанного тормозного механизма

1 – тормозной барабан; 2 – тормозной щит; 3 – рабочий тормозной цилиндр; 4 – поршни рабочего тормозного цилиндра; 5 – стяжная пружина; 6 – фрикционные накладки; 7 – тормозные колодки

Тормозной щит жестко крепится на балке заднего моста автомобиля, а на щите, в свою очередь, закреплен рабочий тормозной цилиндр. При нажатии на педаль тормоза поршни в цилиндре расходятся и начинают давить на верхние концы тормозных колодок. Колодки в форме полуколец прижимаются своими накладками к внутренней поверхности круглого тормозного барабана, который при движении автомобиля вращается вместе с закрепленным на нем колесом. Торможение колеса происходит за счет сил трения, возникающих между накладками колодок и барабаном. Когда же воздействие на педаль тормоза прекращается, стяжные пружины оттягивают колодки на исходные позиции.

Преимущества барабанных тормозов:

• низкая стоимость, простота производства;
• обладают эффектом механического самоусиления. Благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает прижатие к нему задней колодки. Этот эффект способствует многократному увеличению тормозного усилия, передаваемого водителем, и быстро повышает тормозящее действие при усилении давления на педаль.

Дисковый тормозной механизм (рис.5) состоит из:

• суппорта,
• одного или двух тормозных цилиндров,
• двух тормозных колодок,
• тормозного диска.

Схема работы дискового тормозного механизма

1 – наружный рабочий цилиндр (левого) тормоза; 2 – поршень; 3 – соединительная трубка; 4 – тормозной диск переднего (левого) колеса; 5 – тормозные колодки с фрикционными накладками; 6 – поршень; 7 – внутренний рабочий цилиндр переднего (левого) тормоза

Суппорт закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля. В нем находятся два тормозных цилиндра и две тормозные колодки. Колодки с обеих сторон «обнимают» тормозной диск, который вращается вместе с закрепленным на нем колесом. При нажатии на педаль тормоза поршни начинают выходить из цилиндров и прижимают тормозные колодки к диску. После того, как водитель отпустит педаль, колодки и поршни возвращаются в исходное положение за счет легкого «биения» диска. Дисковые тормоза очень эффективны и просты в обслуживании. Даже новичку замена тормозных колодок в этих механизмах доставляет мало хлопот.

Преимущества дисковых тормозов:

• при повышении температуры характеристики дисковых тормозов довольно стабильны, тогда как у барабанных снижается эффективность
• температурная стойкость дисков выше, в частности, из-за того, что они лучше охлаждаются
• более высокая эффективность торможения позволяет уменьшить тормозной путь
• меньшие вес и размеры
• повышается чувствительность тормозов
• время срабатывания уменьшается
• изношенные колодки просто заменить, на барабанных приходится предпринимать усилия на подгонку колодок, чтобы одеть барабаны
• около 70% кинетической энергии автомобиля гасится передними тормозами, задние дисковые тормоза позволяют снизить нагрузку на передние диски

Химический состав тормозной жидкости, как подобрать тормозную жидкость по химическому составу?

Гликоли. Большинство тормозных жидкостей основано на различных соединениях гликолей (двухатомных спиртов). Хотя эти соединения используются для получения тормозных жидкостей, удовлетворяющих требования стандарта DOT 3. их превышенные гигроскопические свойств являются причиной относительно встрой абсорбции влаги, сопровождающейся снижением температуры кипения тормозной жидкости. При условии, если свободные гидроксилы частично связаны сложными эфирами с борной кислотой. >разуется высококачественная тормозная жидкость DOT 4 (или «DOT 4+», Super DOT 4»), которая, при взаимодействии с влагой, полностью ее нейтрализует. Поскольку снижение темпе­ратуры кипения тормозной жидкости DOT 4 за время ее эксплуатации происходит значительно медленнее по сравнению с жидкостью DOT 3, срок службы увеличивается.

Жидкости на основе минеральных масел (ISO 7308). Преимуществом тормозных жидкостей созданных на основе минеральных масел. является отсутствие у них гигроскопичности, поэтому температура кипения (при отсутствии абсорбции влаги не снижается. Минеральные и синтетические масла для тормозных жидкостей отбираются с особой тщательностью. Для обеспечения как можно меньшей зависимости вязкости от температуры в тормозную жидкость добавляются спе­циальные присадки.

Нефтяная промышленность, помимо топлив, также поставляет для тормоз­ных жидкостей различные присадки, улучшающие их свойства. Следует от­метить, что не рекомендуется в тормоз­ные системы, в которых в качестве тормозной жидкости применяются гликоли добавлять тормозные жидкости, соз­данные на основе минеральных масел (или наоборот), чтобы не допустить на­бухания эластомеров.

Силиконовые жидкости (SAE J 1705). Поскольку силиконовые жидкости, так­же как и минеральные масла, не абсор­бируют влагу, они в ряде случаев ус­пешно применяются в качестве тормоз­ной жидкости. Недостатками сили­коновых жидкостей являются сущест­венно более высокая сжимаемость и худшие смазывающие свойства, что ог­раничивает их применение в качестве рабочей жидкости во многих гидравли­ческих системах,