Принцип работы разных стояночных тормозных систем
Устройство и принцип работы стояночного тормоза на автомобилях с барабанными тормозами
Если у автомобиля на колесах задней оси установлены барабанные тормоза, то устройство такого механизма является очень простым. В конструкции такой тормозной системы ведущая колодка имеет рычаг, к которой крепится конец одного из задних тросов стояночного тормоза. При активации «ручника» усилие от него в итоге поступает на этот рычаг, и он прижимает ведущую колодку к поверхности тормозного барабана. А так как ведущая колодка через эксцентрик соединена со своей парой, то к барабану прижимаются обе колодки и остаются в таком положении, пока машину не снимут с «ручника».
Если же на задних колесах установлены дисковые тормоза, то конструкция стояночного тормоза усложняется:
Кулачковый привод. Он расположен в суппорте тормозного механизма. Поршень, воздействующий на колодку, дополнительно оборудуется толкателем, опирающимся на поворотный кулачок с рычагом. Трос натягивается и поворачивает рычаг. Вместе с ним поворачивается и кулачок, который оказывает давление на толкатель, а с ним и на поршень. Колодки сдавливают диск и опять-таки фиксируют колеса.
То есть все это усложнение нужно лишь для того, чтобы просто перенаправить на девяносто градусов усилие вектора давления. (Потому что колодки барабанных тормозов работают в плоскости, параллельной движению автомобиля, а дисковых – в перпендикулярной).
- Винтовой привод. Он также размещается в суппорте тормозного механизма. Здесь поршень дооснащается винтом, жестко связанным с рычагом «ручника». При натяжении троса происходит прокручивание винта, при этом не имеющий возможности вращаться поршень выдавливается вперед, давит на колодку, и посредством эксцентрика пара колодок блокирует тормозной диск.
Дополнительный барабанный механизм стояночного тормоза. По факту, это отдельная тормозная система, смонтированная рядом с основной на каждом заднем колесе. Как правило, отдельные барабаны для стояночного тормоза устанавливаются в том случае, если в качестве основных тормозов используются дисковые системы, да еще и с несколькими поршнями. (Места для размещения стояночного привода здесь просто не остается).
Барабанный тормоз в данном случае отличается только диаметрами барабанов (они меньше, чем барабаны основной тормозной системы), и размещаются они по центру тормозных дисков – между всеми колодками, эксцентриками и суппортами.
Не важно, какой тип стояночного тормоза установлен на автомобиле. Во всех случаях отход колодок в нейтральное состояние осуществляется с помощью отводных пружин.
Трансмиссионный (центральный) стояночный тормоз
Центральный стояночный тормоз устанавливается на тяжелых автомобилях (грузовиках, автобусах). И назван он так потому, что блокирует карданный вал – центральный элемент трансмиссии, через который подается крутящий момент (с усилием) на ведущие колеса. В качестве привода здесь может использоваться как тормозной диск, так и барабан. Главное – это прочно закрепить их на валу. Здесь принцип действия ничем не отличается от того, который применяется в однотипной тормозной системе.
Схема дисковых тормозов
Дисковый тормозной механизм состоит из тормозного диска, который закреплен на колесе и вращается вместе с ним, двух неподвижных колодок, которые установлены внутри суппорта по обе стороны от тормозного диска.
Суппорт крепится на кронштейне. На суппорте, в его пазах также крепятся рабочие цилиндры, которые во время торможения прижимают тормозные колодки к диску.
Тормозные колодки после отпускания педали тормоза возвращаются в исходное положение пружинными элементами.
Тормозной диск в процессе торможения, под воздействием сил трения сильно нагревается. Охлаждение тормозных дисков происходит за счет конвективного омовения потоком воздуха. Для улучшения отвода накапливаемого диском тепла в нем делаются специальные отверстия и в этом случае диск является вентилируемым. Для еще большего повышения эффективности процесса торможения и нивелирования последствий перегрева диска на спортивных и скоростных автомобилях устанавливают тормозные диски, изготовленные с применением специальных керамических материалов.
Тормозной привод служит для обеспечения управления всеми составляющими тормозного механизма. В современных тормозных системах применяются такие типы тормозных приводов: механический, пневматический, гидравлический, электрический и комбинированный.
Механический привод применяется в стояночной тормозной системе (ручник). Механический привод – это система тяг, тросов и рычагов, которые служат для соединения рычага стояночного тормоза с тормозным механизмом задних колес автомобиля.
Существует также система механического привода стояночного тормоза, приводимая в действие с помощью ножной педали.
Гидравлический привод является наиболее распространенным типом привода в рабочей системе тормозов. Конструкция гидравлического привода включает: педаль тормоза, главный тормозной цилиндр, вакуумный усилитель тормозов, рабочие цилиндры, шланги и трубопроводы.
Принцип работы гидравлического привода тормозов описан чуть выше.
Для обеспечения надежности тормозной системы работа гидравлического привода организуется по двум (как правило) независимым контурам. При поломке одного контура, его функции берет на себя другой контур. Рабочие контуры могут дублировать функции друг-друга либо выполнять часть какую-то часть функций второго контура. Возможно также и выполнение каждым контуром строго своих функций. Наиболее распространенной является диагональная схема работы контуров.
Пневматический привод используется преимущественно в тормозной системе грузовых автомобилей.
Комбинированный тормозной привод, как следует из названия, представляет собой сочетание (комбинацию) двух видов привода (электропневматический, например).
Далее скажем пару слов о дополнительных системах, которые делают автомобиль более безопасным…
Анти-блокировочная система ABS, предназначается для предотвращения блокирования колес автомобиля во время очень сильного нажатия на педаль тормоза, что позволяет избежать движения юзом, и сохранить контроль над автомобилем. В состав системы ABS (Antilock Brake System) входят три элемента – это датчик измерения скорости, который устанавливается на каждом колесе, модулятор давления тормозной жидкости и блок управления системой ABS.
Система TCS создана на основе системы ABS и предназначена для предотвращения пробуксовывания колес во время слишком резкого старта или на скользкой дороге. Система (Traction Control System) существует и под названиями: ASR, ASC, ETS. Она отличается от системы ABS только наличием модифицированного блока управления.
ESP. Еще одной полезной системой, которая может устанавливаться на автомобиле, является система электронной стабилизации колес ESP. Эта система работает в повороте, причем его угол и скорость не имеют значения, при возникновении заноса задней оси автомобиля, ESP (Electronic Stability Program) обеспечивает подтормаживание переднего наружного колеса. В такой ситуации образуется стабилизирующий момент, возникающий между колесами автомобиля, который возвращает движущийся автомобиль на безопасную траекторию.
Тормозной суппорт автомобиля: принцип работы и устройство
Как уже было сказано выше, суппорта – это элементы тормозной системы, прижимающие тормозные колодки к тормозному диску в момент торможения. В свою очередь, когда водитель отпускает педаль тормоза, колодки отводятся от диска и колесо свободно вращается. Если просто, при нажатии на педаль тормоза в тормозной магистрали увеличивается давления, которое воздействует на поршень суппорта.
В результате поршни суппортов сдвигаются и прижимают тормозные колодки к тормозному диску с двух сторон. Далее между колодкой и диском появляется трение, которое замедляет вращение колеса.
Если же водитель сильно жмет на педаль тормоза, колодки плотно прижимаются к диску, что приводит к полной блокировке колеса. Также добавим, что суппорта не только поджимают колодки, но и удерживают их в строго определенном положении по отношению к тормозному диску (параллельно).
Идем далее. Что касается устройства, конструкция не отличается сложностью. Более того, в большинстве моделей авто устройство суппорта и принцип его работы практически одинаковые. Итак, сам суппорт крепится к ступице. Если на автомобиле все тормоза дисковые, тогда на каждом колесе будут установлены тормозные суппорта. При этом выделяют суппорт тормозной передний и суппорт тормозной задний.
В любом случае, как передний тормозной суппорт, так и задний подключен к гидравлической тормозной системе. Если точнее, к тормозным магистралям подключены поршни, воздействующие на тормозные колодки. Еще следует отметить, что крепления суппорта к ступице автомобиля может отличаться (в зависимости от модели авто).
Как правило, на подавляющем большинстве транспортных средств используется решение, когда устанавливаются две тормозные колодки на каждом колесе (внутренняя тормозная колодка и внешняя тормозная колодка), а сам суппорт имеет двухточечное крепление к ступице. При этом такая конструкция используется как на передней, так и на задней оси (суппорт передний или задний суппорт).
В целом, выделяют два типа суппортов:
- фиксированный суппорт;
- плавающая скоба;
Первый тип представляет собой конструкцию, которая включает в себя стальной корпус, а также расположенные с двух сторон тормозного диска рабочие цилиндры, установленные строго симметрично. В качестве примера рассмотрим передний суппорт.
Корпус такого фиксированного суппорта надежно крепится к поворотному кулаку. Колодки держатся в корпусе за счет особых пружин. В момент торможения поршни поджимают колодки, которые, в свою очередь, прижимаются к поверхности тормозного диска.
Чтобы такая конструкция эффективно работала, важно реализовать подачу тормозной жидкости во все цилиндры одновременно и под одинаковым давлением. Само собой, для реализации такой задачи используется большое количество трубок, шланг и патрубков
С одной стороны, сложная схема гидравлической системы является недостатком, однако с другой данный тип тормозов является самым эффективным
Именно такая система стоит на мощных авто, спорткарах, на моделях класса «люкс» и т.д. Также всемирно известные бренды (например, легендарная компания Brembo), в первую очередь, выпускают тормозные суппорты данного типа.
С одной стороны, сложная схема гидравлической системы является недостатком, однако с другой данный тип тормозов является самым эффективным. Именно такая система стоит на мощных авто, спорткарах, на моделях класса «люкс» и т.д. Также всемирно известные бренды (например, легендарная компания Brembo), в первую очередь, выпускают тормозные суппорты данного типа.
Конструкция, где использована плавающая скоба, является массовым и относительно бюджетным решением для авто начального и среднего класса. Дело в том, что производить такие суппорты проще и дешевле.
Основным отличием от дорогого фиксированного суппорта является то, что в устройстве использован кронштейн и, как минимум, один цилиндр на внутренней стороне. В двух словах, одна колодка закреплена в определенном положении. Конструктивно такие тормоза бывают как однопоршневыми, так и двухпоршневыми.
Если просто, сначала поршень прижимает одну колодку к диску, после чего скоба плавающего типа начинает скользить по направляющим и сдвигаться в сторону поршня, тем самым поджимая вторую колодку.
Разновидности
Тормоза на авто применяться начали сразу с момента появления машин. Первые системы были примитивными и простыми, но со своей задачей справлялись, поскольку и скорость движения автотранспорта была невысокой. По мере усовершенствования авто дорабатывались и тормоза. Также были разработаны различные виды тормозных систем со своими конструктивными отличиями и особенностями.
В целом, все виды тормозных систем, используемых на транспорте можно разделить по категориям:
- Назначение
- Тип привода
- Устройство рабочих механизмов
Поскольку эта система должна осуществлять ряд функций, то в конструкции авто применяется несколько видов тормозов, и у каждого из них свое назначение.
Виды по назначению
На легковых машинах применяется два вида тормозов – рабочий и стояночный. Дополнительно же на автотранспорте могут применяться еще резервный и горный тормоза.
Рабочим осуществляется замедление машины вплоть до полного прекращения движения. Особенность их работы заключается в том, что скорость замедления зависит от силы нажатия на тормозную педаль.
Стояночный тормоз, как понятно из названия, предназначен для обездвиживания авто на стоянке. Благодаря ему колеса блокируются, и машина не сможет самовольно откатиться.
Резервный тормоз, еще называют аварийным. Нужен он для обеспечения остановки авто при поломке рабочей системы. На легковых моделях обычно резервного тормоза как отдельно стоящей системы нет, а его функцию выполняет стояночный тормоз.
Горный тормоз применяется на грузовиках. Суть его заключается в принудительном сбросе оборотов двигателя при движении с горы, что позволяет замедлить авто без использования рабочего тормоза, чтобы исключить перегрев и отказ рабочих механизмов.
Типы привода
Существующие виды тормозных систем различаются и по типу привода. В задачу привода входит передача усилия рабочие механизмы или выполнение определенных действий с их составными частями.
Их можно разделить на:
- Механический
- Гидравлический
- Пневматический
- Комбинированный
В механическом типе водитель воздействует на рабочие узлы посредством систем тяг, тросов и рычагов. Для рабочих тормозов этот тип привода обычно не используется, зато он нередко применяется на стояночном тормозе.
Гидравлический – самый распространенный на легковушках привод. Построен он на физическом свойстве жидкости — несжимаемости. Это позволяет использовать жидкость для передачи усилия на рабочие механизмы.
Устройство простейшей системы тормозов
Пневматический привод применяется на грузовиках. Здесь основным рабочим телом выступает сжатый воздух, нагнетаемый компрессором. Водитель же нажимая на педаль, открывает каналы, по которым воздух подается в специальные камеры связанные с рабочими механизмами.
Комбинированные приводы обычно используются на спецтехнике. Такой привод может включать в себя конструктивные элементы перечисленных типов приводов. К примеру, он может быть гидромеханическим, электромеханическим и т. д.
Разновидности рабочих механизмов
Рабочие механизмы воздействуют на колеса, обеспечивая замедление их вращения. То есть, это основные элементы тормозной системы. Они могут быть ленточными, дисковыми и барабанными. Первый тип практически не используется и его можно встретить только на спецтехнике. Суть работы его сводится к тому, что на оси, которая передает вращение на колесо, сделан барабан, с одетой на нем лентой. При торможении водитель воздействует на ленту, натягивая ее, и за счет трения скорость вращения барабана замедляется.
Дисковые механизмы – одни из самых распространенных на легковых машинах. Здесь основным рабочим элементом выступает диск, жестко посаженный на колесную ступицу. Привод системы связан с суппортом, установленном на тормозном диске. В нем установлены фрикционные колодки. При торможении посредством суппорта осуществляется прижим колодок к диску, и трение между ними замедляет вращение ступицы.
В барабанных тормозах вместо диска используется барабан, посаженный на ступицу. Внутри него на неподвижной части ступицы размещены две колодки в виде полумесяцев. При торможении привод обеспечивает разжатие колодок, в результате они прижимаются к барабану и замедляют его вращение.
Устройство тормозной системы
Эффективность тормозов — ключевой вопрос, на который должен обратить внимание каждый водитель
Речь идет не о комфорте вождения, а о чем-то более важном — о нашей безопасности и безопасности остальных участников дорожного движения. Во избежание сложных дорожных ситуаций следует часто осматривать тормозную систему, и контролировать её состояние
Кроме замены основных элементов, то есть дисков и колодок, стоит также проверять уровень и состояние тормозной жидкости, а также осматривать состояние тормозных шлангов
Во избежание сложных дорожных ситуаций следует часто осматривать тормозную систему, и контролировать её состояние. Кроме замены основных элементов, то есть дисков и колодок, стоит также проверять уровень и состояние тормозной жидкости, а также осматривать состояние тормозных шлангов.
Тормозная система не слишком сложная, и состоит из нескольких основных элементов.
Главный цилиндр — важнейшая часть системы, отвечающая за создание соответствующего давления тормозной жидкости, чаще всего находится в бачке, расположенном непосредственно над ним. В большом количестве легковых автомобилей насос состоит из двух контуров, которые в случае потери давления, например, из-за повреждения тормозного шланга, обеспечивает лишь частичное срабатывание тормозов.
Усилитель тормозов — расположен в начале системы, за педалью тормоза и расширительным бачком. Эта часть имеет характерное внешнее строение – она напоминает плоскую банку. В тормозной системе он регулирует тормозное усилие, действуя как «усилитель тормозов». Сервопривод включается только при запуске двигателя и этот момент легко заметить, тогда происходит явное «смягчение тормоза». Отсутствие его работы может ощущаться, например, при буксировке, где педаль тормоза тугая при выключенном двигателе.
Насос АБС – элемент системы АБС, обеспечивающий отсутствие блокировки колес при торможении. При торможении датчики ABS постоянно проверяют скорость, с которой движется каждое колесо. Если какой-либо из них начинает вращаться медленнее, контроллер воспринимает это как проскальзывание. Так он подает сигнал на насос АБС, который снижает давление тормозной жидкости в этом колесе, что снижает тормозное усилие в нем. На старых автомобилях с одним датчиком схема такая же, за исключением того, что насос снижает давление тормозной жидкости во всей системе одновременно.
Тормозные шланги – это шланги, по которым тормозная жидкость транспортируется к суппортам. Мы различаем жесткие шланги, которые обычно изготавливаются из стали, и гибкие (резиновые) шланги.
Тормозные суппорты – крепятся к поворотному кулаку и сюда же крепятся тормозные колодки. Поршень является важным элементом суппортов, который под действием повышенного давления тормозной жидкости выдвигается, прижимая колодки к диску, в результате чего происходит торможение. Тормозные суппорта работают в тяжелых условиях (высокая температура, большое количество грязи) и иногда выходят из строя. Это сказывается, в первую очередь, на работе колодок, а значит, и на более слабом торможении. Характерными признаками поврежденного суппорта являются: вибрация педали тормоза и увод автомобиля в сторону при торможении.
Диски и колодки – это самые популярные элементы тормозной системы. Диски крепятся к ступице колеса и в зависимости от качества материалов выдерживают пробег 50000-80000 км. Блоки менее устойчивы и подвержены износу и требуют замены через 20000-40000 км.
Гидравлические тормозные системы, то есть те, которые можно найти практически в каждом легковом автомобиле, основаны на так называемом законе Паскаля. Он гласит, что если на жидкость в замкнутой системе действует внешнее давление, то давление во всем резервуаре везде одинаково и равно внешнему давлению.
Виды тормозных систем
- Вспомогательная;
- Основная;
- Стояночная;
- Резервная или запасная.
В зависимости от вида тормозная система автомобиля имеет свои особенности при общности основной выполняемой функции.
Вспомогательная система
Стоит сразу отметить то, что такая тормозная система характерна для автомобилей с большой массой. Она не оказывает жёсткого воздействия на колёса, а лишь создаёт сопротивление движению. Иными словами, чтобы снизить скорость на спусках, нужно задействовать это устройство. На легковом автомобиле достаточно использовать торможение двигателем, которое реализуется посредством включения пониженной передачи при работе на холостых оборотах.
Но для грузовых авто нужно нечто посерьёзнее. На помощь приходят механизмы, существенно замедляющие движение. Среди них могут быть использованы те, которые полностью закрывают выход газов из двигателя. Происходит полная отсечка в топливном насосе высокого давления и мотор оказывается закрытым. Создаётся пневматическое сопротивление воздуха в цилиндрах. Это в значительной степени затрудняет вращение коленчатого вала и связанной с ним трансмиссии, а значит, колёс.
Кроме этой, есть и другие типы. К ним относятся электрические и гидравлические.
Для электрической системы характерно торможение за счёт электромагнитных сил, возникающих при протекании по обмоткам статора тока.
Гидравлическая тормозная система работает под действием масла, поступающего в камеру, где находится колесо с лопастями. При его вращении они создают сопротивление за счёт вязкости масла. Ускорительный процесс грузовых авто требует значительного замедления по той причине, что сила, действующая на него очень велика, т. к. масса большая.
Рабочая система
Рабочая тормозная система получила такое название по причине частого её использования. Практически всё время работы приходится на неё. Она есть у любого даже самого малого автомобиля. Рассмотрим устройство тормозной системы. Она состоит из следующих частей:
- Главный тормозной цилиндр;
- Рабочие цилиндры;
- Тормозные трубки и шланги;
- Колодки;
- Тормозные диски или барабаны;
- Регулятор давления;
- Педаль тормоза;
- Усилитель.
При нажатии педали тормоза в главном цилиндре перемещаются поршни, которые толкают жидкость по трубкам к рабочим цилиндрам. За счёт этого происходит перемещение колодок. Они прижимаются к поверхности трения. В роли последней выступает барабан или диск. Поэтому тормоза называют барабанными или дисковыми. Тормозная система современных легковых автомобилей снабжена усилителем. До этого приходилось нажимать на педаль тормоза со значительным усилием. Регулятор давления состоит из четырёх камер. Две из них соединяются с главным цилиндром, остальные две с рабочими цилиндрами задних колёс. Принцип его работы состоит в том, чтобы изменять тормозное усилие на них в зависимости от нагрузки.
Стояночная система
Эта система носит такое название по причине своей способности удерживать автомобиль неподвижным на протяжении длительного времени. Конечно, можно долго держать нажатой педаль тормоза, но это очень неудобно. Стояночный тормоз является очень удобным, особенно, когда приходится проводить время, останавливаясь на спуске. У легкового автомобиля она выполнена на основе рычага и тросов, отходящих к задним тормозным механизмам. Грузовые машины требуют более серьёзной конструкции. Например, есть стояночный тормоз, который приводится в действие за счёт мощных пружин, которые при работе двигателя удерживаются сжатым воздухом, а он нагнетается компрессором. Когда двигатель не работает, то специальный клапан выпускает воздух из камер, и пружины освобождаются. В движении этот клапан закрыт.
Запасная тормозная система
Когда рабочая система выходит из строя, то на помощь ей приходит запасная. Её неотъемлемой частью является ускорительной клапан, который сокращает время срабатывания системы и является ещё одним гарантом безопасности. Ускорительный клапан срабатывает при открытии тормозного крана, при этом впускной клапан открывается, а выпускной закрывается. Поступление и выход воздуха значительно ускоряется, поэтому клапан носит название ускорительный. Клапан ускорительный состоит из следующих элементов:
- Впускной клапан;
- Выпускной клапан;
- Камера управления;
- Поршень;
- Пружина;
- Корпус;
- Выводы.
Ускорительный процесс происходит за счёт быстрой подачи сжатого воздуха. Это обеспечивается благодаря более коротким и толстым трубкам. Ускорительный клапан может быть заменён полностью или отремонтирован.
Дисковые тормоза
У дисковых тормозов суппорт может быть неподвижным и подвижным. Подвижный суппорт имеет конструкцию, исключающую неравномерное стирание тормозных колодок.
Дисковые тормоза являются более эффективными, способными работать при высоких температурах. Также используются диски с вентиляцией. Увеличение толщины дает возможность установить несколько ребер жесткости. Они могут обеспечить приток воздуха к металлу. Причем во время вращения колеса центробежная сила всасывает воздух и распределяет его равномерно от центра к краям. Именно за счет этого происходит охлаждение металла.
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.
