Тормозная система автомобиля: устройство и типы

Дисковый тормоз

Тормоз с плавающим суппортом для легковых автомобилей

Тормозной суппорт (рис. «Тормоз с плавающим суппортом с механизмом стояночного тормоза» ) может переме­щаться в осевом направлении относительно тормозного диска, направляемый двумя на­правляющими пальцами, закрепленными в направляющей колодок, которые, в свою очередь, крепятся к поворотному кулаку.

Торможение рабочим тормозом

Создаваемое главным тормозным цилиндром гидравлическое давление попадает в камеру цилиндра за поршнем через гидравлическое соединение. Поршень сдвигается вперед, и внутренняя тормозная колодка (со стороны поршня) прижимается к тормозному диску. Возникающая реактивная сила сдвигает кор­пус тормозного суппорта, перемещаемого по направляющим пальцам, против направления движения поршня; это означает, что внешняя тормозная колодка также прижимается к тор­мозному диску. Перемещение тормозных коло­док и поршня до этой точки называется зазором. С увеличением давления растет сила, с которой колодки прижимаются к диску.

Отпускание рабочего тормоза

Когда поршень движется, выбирая зазор, деформируется уплотнительное кольцо, которое в исходном положении имеет пря­моугольную форму. При падении гидравли­ческого давления деформированное уплот­нительное кольцо оттягивает поршень назад на величину зазора (эффект «отката»).

Торможение стояночным тормозом

При задействовании стояночного тормоза сила передается посредством троса ручного тормоза на рычаг стояночного тормоза. Тот поворачивается, и вращательное движение через вал передается на кулачковый диск. Когда шарики заходят на кулачковый диск, поршень смещается под действием меха­низма стояночного тормоза; винт, ввернутый в этот механизм, смещается в сторону тор­мозной колодки. После выбирания зазора сначала к тормозному диску прижимается тормозная колодка со стороны поршня, а за­тем — внешняя тормозная колодка.

Отпускание стояночного тормоза

После отпускания ручного тормоза рычаг, а также вал и кулачковый диск возвращаются в свои исходные положения. Винт и поршень отжимаются в свое исходное положение пружинами механизма стояночного тормоза. Окончательный зазор достигается, когда уплотнительное кольцо принимает исходную форму.

Автоматический саморегулирующийся механизм

Износ тормозных колодок и тормозных дис­ков повышает зазор, и поэтому его необхо­димо компенсировать. Эта автоматическая компенсация зазора состоит в том, чтобы во время торможения поршень смещался через деформированное и предварительно напряженное уплотнительное кольцо за счет разности в размерах. Компенсация зазора механизма стояночного тормоза также при­меняется в рабочем тормозе.

Дисковые тормоза для грузовых автомобилей

Для грузовых автомобилей разработаны спе­циальные дисковые тормоза, приводимые в действие сжатым воздухом. Поскольку в этом случае давление намного меньше, чем в ги­дравлическом тормозе, тормозные цилиндры нельзя встраивать в тормозные суппорты, а не­обходимо крепить через фланец.

Принцип действия рабочего тормоза

Когда воздух попадает в рабочий цилиндр тормоза, приводится в действие эксцен­трично смонтированный тормозной рычаг (рис. «Дисковый тормоз с комбинированным тормозным цилиндром» ). Усилие, создаваемое тормозным цилиндром, увеличивается плечом рычага и передается через мост и плунжер на вну­треннюю тормозную колодку. Возникающая на тормозном суппорте реактивная сила передается на внешнюю тормозную колодку путем смещения суппорта.

Принцип действия стояночного тормоза

При выпускании воздуха из тормозного ци­линдра с пружинным энергоаккумулятором высвобождается сила предварительно нагру­женных пружин. Она перемещает поршень пружинного тормоза и толкатель рабочего цилиндра. В случае со стояночным тормозом давление в пружинном тормозном актюаторе полностью падает, высвобождая силу пред­варительно напряженных пружин для дости­жения максимального эффекта торможения.

Дисковые тормоза, пневматически или механически управляемые пружинным актюатором, имеют функцию автомати­ческого компенсирования зазора. Может быть также обеспечен непрерывный кон­троль износа. Это требуется в случае с электронными тормозными системами для адаптации износа и сервисных информаци­онных систем.

Как узнать, что надо менять тормозные диски?

Во время замены тормозных колодок нужно внимательно осмотреть поверхность тормозного диска на наличие повреждений и трещин. Следует визуально и если требуется приборным методом измерить толщину тормозного диска, которая должна быть не меньше 50 % от номинала. Выход износа тормозного диска за допустимые параметры является показанием к их замене.

Чтобы узнать, нужно ли менять тормозные диски, следует обратить внимание на лишние вибрации на рулевом колесе и педали тормоза. Если при торможении возникает какая-либо вибрация, проведите эксперимент – отпустите педаль тормоза, если вибрация уйдет, меняйте тормозные диски

Есть некая альтернатива замене дисков (в определенных случаях) – протачивание тормозных дисков.

Устройство и главные функции электромеханического стояночного тормоза

На фото показано устройство стояночного тормоза с электроприводом

1. тормозной диск;
2. тормозная колодка;
3. подвижная скоба;
4. редуктор;
5. электродвигатель;
6. подвод электроэнергии;
7. шестерня электродвигателя;
8. электродвигатель;
9. ведущая шестерня привода;
10. качающаяся шестерня;
11. ведомая шестерня электропривода

Основное предназначение устройства заключается в обеспечении перечисленных ниже действий:

• в ситуации, когда машина остановлена, удержать её на месте, не позволяя катиться по наклонной местности;
• в ситуации, если сломалась основная система торможения, взять на себя её функции и выполнить аварийную остановку транспортного средства;
• в ситуации, когда машина стартует после приостановки на подъёме, предотвратить откат авто назад.

Electromechanical Parking Brake System включает в себя следующие системные блоки:

• непосредственно систему торможения;
• систему электрического привода;
• систему управления на базе электронной схемы.

Система торможения – это всем известные ещё с сороковых годов прошлого века дисковые тормоза. Они эффективны, отлично охлаждаются и не теряют своей тормозной способности при перегреве, а также обладают высокой сопротивляемостью к загрязнениям и влиянию влаги.

Электрический привод системы – это единый блок, который при помощи передачи ременного типа последовательно сообщает двигательный импульс редуктору и приводу винтового типа.

• 1 – ведомый вал;
• 2,5 – поводок;
• 3 – ведущая шестерня привода;
• 4 – качающаяся шестерня;
• 6 – ведомая шестерня

Редуктор отвечает за уменьшение шума работы механизма и освобождает от лишней нагрузки винтовой привод, который, в свою очередь, активизирует поступательное движение поршня торможения.

Система электронного управления, входящая в состав технического узла, включает в себя датчики определения внешних данных, центральный блок управления и механизмы исполнения команд. Сигналы на вход системы управления могут поступать из различных источников:

• с датчика сцепления, отвечающего за фиксацию педали сцепления и скорости её отпускания;
• с датчика положения транспорта (датчика определения угла уклона), расположенного непосредственно в блоке электронного управления системой;
• с кнопки активизации режима работы ручного тормоза, расположенной на главной консоли авто.

На фото продемонстрирована схема работы электромеханического стояночного тормоза в 2-х положениях а) затяжка тормоза б) снятие тормоза

• 1 ­­– тормозной диск;
• 2 – нажимная гайка;
• 3 – ходовой винт;
• 4 – редуктор;
• 5 – поршень тормозного механизма;
• 6 – цилиндр;
• 7 – уплотнительное кольцо;

Получая сигналы из перечисленных источников, электронная система управления тормозом получает возможность прямого взаимодействия с системой курсовой устойчивости автомобиля и прочими системами контроля работы двигателя.

Тормозные приводы. Назначение, типы. Устройство и работа гидравлического тормозного привода.

(2 часа)

План лекции

1. Назначение и типы тормозных приводов.

2. Общее устройство гидравлического тормозного привода рабочей тормозной системы.

3. Устройство и работа гидравлического тормозного привода рабочей тормозной системы автомобиля ВАЗ — 2101.

4. Устройство и работа механического привода стояночного тормоза автомобилей. Регулировочные устройства механического привода (для самостоятельной работы).

Назначение и типы тормозных приводов.

Тормозной привод предназначен для осуществления силовой связи между органом управления и тормозными механизмами.

Типы тормозных приводов:

– механический;

– гидравлический;

– пневматический;

– комбинированный.

Механический тормозной привод используется, как правило, в стояночной тормозной системе. В рабочей тормозной системе современных автомобилей механический тормозной привод не применяется ввиду трудности получения больших приводных сил.

Гидравлический тормозной приводявляется наиболее часто применяемым приводом рабочей тормозной системы легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности.

Достоинства гидравлического тормозного привода:

– малое время срабатывания и высокий КПД (до 0,95);

– равенство приводных сил на тормозных механизмах левых и правых колес;

– удобство компоновки и простота обслуживания;

– возможность необходимого распределения приводных сил между передними и задними колесами (применение цилиндров с различными диаметрами);

– пропорциональность усилия на педали и приводных сил (наличие силового следящего действия).

Недостатки гидравлического тормозного привода:

– снижение КПД при низких температурах;

– выход из строя при местных повреждениях;

– сложность использования для привода прицепов в автопоездах.

В пневматическом тормозном приводе усилие от органа управления на тормозные механизмы передается сжатым воздухом. Применяются пневмоприводы на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, автобусах, автопоездах.

Комбинированный пневмогидравлический тормозной привод в качестве рабочего тела использует воздух (пневматические контуры) и жидкость (гидравлические контуры). Применяются такие приводы в многоосных тягачах, большегрузных автопоездах, а также в грузовых автомобилях средней грузоподъемности как отечественного, так и зарубежного производства.

Пневмогидравлический тормозной привод сочетает в себе положительные качества гидравлического привода (быстродействие, одновременное начало торможения всех колес, малые габариты) и пневматического (легкость управления, возможность создания больших усилий, точность слежения, легкость подсоединения и управления тормозными усилиями на буксируемом прицепе). Широкому распространению пневмогидравлических приводов препятствуют сложность конструкции, большой объем работ по техническому обслуживанию, повышенная вероятность отказов.

Комбинированный электропневматический тормозной привод получил распространение сравнительно недавно с развитием электронных систем управления. Он представляет собой сочетание электрического и пневматического приводов, где создание тормозных усилий осуществляется сжатым воздухом, а управление всеми аппаратами – электрическим путем.

Наряду с достоинствами (короткое время срабатывания тормозных механизмов удаленных осей прицепа или полуприцепа; возможность получения оптимального распределения тормозных сил между передними и задними колесами автомобиля; одновременное срабатывания тормозов на всех звеньях автопоезда, что способствует уменьшению сжимающих усилий в сцепке и увеличение устойчивости автопоезда и снижение риска складывания) у данного типа привода есть и недостатки (опасность нарушения контактов, сбоя в работе компьютера или механического повреждения проводников, что приводит к полному выходу тормозного привода из строя; необходимость наличия одного или нескольких контуров тормозной системы тягача и управления прицепом с параллельным дублированием традиционным пневматическим приводом), что препятствует его широкому распространению.

Устройство механизма торможения

Тормозная система на современных авто может включать в себя 3 или 4 контура, выполняющих разные задачи. К ним следует отнести:

• Основной.
• Дублирующий.
• Стояночный (ручной, горный).
• Вспомогательный.

Рабочая система

Главную роль среди перечисленных систем играет основная (рабочая). Она используется непосредственно во время езды и предназначена для замедления ТС вплоть (при необходимости) до полной остановки. Существует два типа рабочих систем:

• Дисковая.
• Барабанная.

Рекомендуем: Принцип работы и особенности турбонаддува на бензиновых и дизельных двигателях

Специальные колодки в механизмах первого типа при нажатии педали сжимают диск с двух сторон, не давая ему вращаться и останавливая колесо. В системах второго типа колодки устанавливаются внутри колесного барабана. При надавливании на педаль они распирают его, препятствуя вращению колеса.

Дублирующий тормоз

Дублирующий механизм выполняет страховочную роль, вступая в работу при отказе основного. На одних моделях она полностью дублирует задние, а также передние тормоза, на других ее действие распределяется только на одну из частей (чаще всего на задние цилиндры). Иногда эта функция возлагается на ручной тормоз.

Стояночный механизм

Стояночный (горный, ручной) тормоз предназначен для обеспечения устойчивости машины на месте стоянки. Отпуская тормозную педаль, водитель отключает основную систему. Если площадка, выбранная для остановки, имеет даже незначительный уклон, авто может запросто покатиться, и не остановится, пока не упрется во что-либо на пути. «Чем-либо» может оказаться другой автомобиль, стенка здания или дерево, и тогда повреждения практически гарантированы. Дополнительной функцией ручника является удерживание машины на склоне, если она заглохла во время подъема. В этом случае для того, чтобы тронуться с места, водитель плавно отпускает сцепление, одновременно нажимая акселератор и опуская рычаг горного тормоза. При синхронном выполнении этих действий автомобиль назад не покатится.

Привод ручного тормоза ВАЗ 2106: 1 — чехол; 2 — передний трос; 3 — рычаг; 4 — кнопка; 5 — пружина тяги; 6 — тяга защелки; 7 — втулка; 8 — ролик; 9 — направляющая заднего троса; 10 — распорная втулка; 11 — оттяжная пружина; 12 — задний трос; 13 — кронштейн заднего троса

Вспомогательная система

Вспомогательные тормозные механизмы устанавливаются на крупногабаритные и тяжеловесные машины, используемые для перевозки различных грузов на дальние расстояния. Они позволяют частично разгрузить основную систему, когда автомобиль в течение достаточно длительного времени затормаживается на дорогах, проходящих по холмам или расположенным в горах.

Типы тормозных механизмов, применяемые в автомобилях

На подавляющем большинстве авто установлены тормозные механизмы фрикционного типа, работающие по принципу сил трения. Устанавливаются они непосредственно в колесе и конструктивно подразделяются на:

• барабанные;
• дисковые.

Существовала традиция устанавливать барабанные механизмы на задние колеса, а дисковые на передние. Сегодня в зависимости от модели могут ставиться одинаковые типы на все четыре колеса – или барабанные, или дисковые.

Устройство и работа барабанного тормозного механизма

Устройство системы барабанного типа (барабанный механизм) состоит из двух колодок, тормозного цилиндра и стяжной пружины, размещенных на щите внутри тормозного барабана. На колодки наклепаны или приклеены фрикционные накладки.

Тормозные колодки своими нижними концами шарнирно закреплены на опорах, а верхними – под воздействием стяжной пружины – упираются в поршни колесного цилиндра. В незаторможенном положении между колодками и барабаном имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение колеса.

Когда через тормозную трубку в цилиндр поступает жидкость, поршни, расходясь, раздвигают колодки. Они приходят в плотное соприкосновение с вращающимся на ступице тормозным барабаном, и сила трения вызывает торможение колеса.

Необходимо отметить, что в приведенной конструкции износ передних и задних колодок происходит неравномерно. Дело в том, что фрикционные накладки передней по ходу движения колодки в момент торможения при движении вперёд прижимаются к барабану всегда с большей силой, чем задние. Как выход, рекомендуется менять колодки местами через определенный срок.

Тормозной механизм дискового типа

Устройство дисковых тормозов состоит из:

1. суппорта, закрепленного на подвеске, в теле которого размещены наружный и внутренний тормозные цилиндры (может быть один) и две тормозные колодки;
2. диска, который закреплен на ступице колеса.

При торможении поршни рабочих цилиндров с помощью гидравлики прижимают тормозные колодки к вращающемуся диску, останавливая последний.

Устройство тормозной системы автомобиля

Тормозная система Основой тормозной системы являются тормозные механизмы и их приводы.

Тормозной механизм служит для создания тормозного момента, необходимого для торможения и остановки транспортного средства. Механизм устанавливается на ступице колеса, а принцип его работы основан на использовании силы трения. Тормозные механизмы могут быть дисковыми или барабанными.

Конструктивно тормозной механизм состоит из статичной и вращающейся частей. Статичную часть у барабанного механизма представляет тормозной барабан, а вращающуюся – тормозные колодки с накладками. В дисковом механизме вращающаяся часть представлена тормозным диском, неподвижная – суппортом с тормозными колодками.

Управляет тормозными механизмами привод.

Гидравлический привод не является единственным из применяемых в тормозной системе. Так в системе стояночного тормоза используется механический привод, представляющий собой совокупность тяг, рычагов и тросов. Устройство соединяет тормозные механизмы задних колес с рычагом стояночного тормоза. Также существует электромеханический стояночный тормоз, в котором используется электропривод.

Существуют и другие виды тормозного привода: пневматический, электрический и комбинированный. Последний может быть представлен как пневмогидравлический или гидропневматический.

Дисковый тормозной механизм

Рис. 1 Схема работы дискового тормозного механизма с неподвижным суппортом.

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.

Дисковый тормозной механизм (рис.1) состоит из:

— суппорта,

— одного, двух или четырех тормозных цилиндров,

— двух тормозных колодок,

— тормозного диска.

Конструкция дискового тормозного механизма на рисунке 1 называется тормозным механизмом с неподвижным суппортом, который жестко закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля.

Механизм состоит из тормозного диска, колодок с накладками, неподвижной скобы и двух гидроцилиндров. Чугунный тормозной диск жестко закреплен на ступице и вращается вместе с колесом.

Колодки с накладками и гидроцилиндры размещены в неподвижной скобе суппорта. Причем колодки свободно установлены на двух направляющих пальцах и прижимаются к ним фигурными пружинами. Гидроцилиндры соединены между собой гидравлической трубкой. Через штуцер по гибкому трубопроводу (тормозной шланг) в гидроцилиндры подводится тормозная жид­кость. В гидроцилиндре установлен клапан прокачки (системы крана Маевского) предназначенный для удаления воздуха из цилиндра при заправке системы тормозной жидкостью или ее разгерметизацией при ремонте.

Автоматическая регулировка зазора между колодками и диском осуществляется с помощью резиновых уплотнительных колец. При нажатии водителем на педаль тормоза, избыточное давление тормозной жидкости из главного тормозного цилиндра, через рабочий контур (тормозной трубопроводы), подается в рабочие тормозные цилиндры, и тормозное усилие прикладывается к их поршням, а через них к тормозным колодкам, в результате тормозные колодки прижимаются к диску. При торможении уплотнительные кольца деформируются в направлении движения поршня.

После прекращения торможения поршни отводятся в исходное положение за счет падения давления тормозной жидкости, легкого биения тормозного диска и упругости резиновых колец, в свою очередь тормоз­ные колодки отходят от диска и между ними устанавливается требуемый зазор. По мере износа фрикционных накладок зазор между ними и диском регу­лируются автоматически, так как резиновые уплотнительные кольца отво­дят поршни от колодок на одно и то же расстояние, определяемое упругой деформацией резиновых колец.

Сила трения между накладками тормозных колодок и диском находится в зависимости от мускульной силы, с которой нога водителя давит на педаль тормоза тем самым, осуществляя торможение вращения колеса автомобиля.

Для достижения более высокого тормозного усилиямогут быть установлены четыре рабочих цилиндра.

В суппорте дискового тормозного механизма может применяться только один рабочий цилиндр, в этом случае используется так называемый подвижный или «плавающий» суппорт (рис.2).

Рис.2 Дисковый тормозной механизм с подвижным «плавающим» суппортом.Положение суппорта: а — с изношенными колодками; б — после установки новых колодок.

При торможении под действием давления жидкости поршень прижи­мает внутреннюю тормозную колодку к диску. Плавающая скоба перемещается по направляющим пальцам, и суппорт прижимает наружную тормозную колодку к диску. Так как давление жидкости одинаково, то обе тормозных ко­лодки прижимаются к диску с одинаковыми усилиями. После прекращения торможения упругое резиновое кольцо отводит поршень от внутренней тор­мозной колодки. Гидроцилиндр вместе с суппортом (плавающая скоба) пере­мещаются по направляющим пальцам и освобождают наружную колодку.

Автоматическое регулирование зазора в тормозе осуществляется с помощью резинового упругого кольца.

Основные составляющие пневматической тормозной системы

Обсуждаемая тормозная система делится на несколько основных составляющих, благодаря которым весь узел может функционировать должным образом. Естественно, приведенный ниже список механизмов является неполным, но в нем, как уже говорилось, будет самое главное:

• Привод управления — данная тормозная система подразумевает под приводом управления наличие элементов пневмопривода. При помощи этих частей, осуществляется автоматическое или намеренное регулирование некоторых частей энергетического привода, о котором поговорим в следующем пункте.
• Энергетический привод — этот механизм пневматической тормозной системы представляет из себя набор элементов (деталей) благодаря которым происходит обогащение воздухом, находящимся под давлением, привода управления. Таким образом, механизмы представленные в первых двух пунктах (этом и предыдущем), так сказать дополняют один другого.
• Тормоз — самое «центровое» устройство! Именно здесь, в этом механизме сосредоточены все силы, сопротивляющиеся дальнейшему движению машины в какую-либо сторону. Тормоз бывает нескольких разных типов:

1. Фрикционный — останавливающая величина появляется во время соприкосновения двух частей транспортного средства, которые движутся, друг другу навстречу.
2. Электрический — те же самые силы трения возникают под воздействием электромагнитного поля, но при этом объекты не соприкасаются.
3. Гидравлический — тут опять-таки присутствуют два объекта, идущие навстречу один другому, но взаимодействие происходит при возрастании давления в жидкости между ними.
4. Моторный — тормозящая величина возрастает в результате того, что двигатель искусственным образом повышает тормозящее действия, при этом кинетика передается прямиком на колеса машины.

• Компрессор — с подобным устройством многие встречались в бытовых ситуациях, не относящихся к машинам. По сути, это воздушный насос, отвечающий за то, чтобы тормозная система получала необходимые количества воздуха, а также регулирующий давление внутри системы. В составе этого механизма присутствует регулятор давления, на который и возлагается миссия слежения и управления подачей сжатого кислорода компрессором, для того чтобы значения колебались в строго заданных разработчиками пределах. Если показания датчика нарушаются, система может не выдержать и дать сбой, вследствие чего, есть шанс появления неисправности в тормозной системе грузовика.
• В компрессоре также присутствует подсушиватель воздуха, основной задачей которого является подготавливать воздух непосредственно для пневмосистемы, убирая из него излишние молекулы влаги, испарения от воды, а также других вредоносных примесей, таких как масляные отложения и прочее.

Стоит также сказать, что подавляющее большинство современных осушителей объединяют в себе помимо основных функций, еще и регенерирующую, а это значит, что в их комплектующие также входит и ресивер.

Тормозная система может быть снабжена еще одним интересным агрегатом, однако он задействуется далеко не везде, и имеет место быть в основном в серьезных комплектациях, называется он предохранителем от замерзаний. Принцип его работы и назначение очень просты, в холодное время года, данный девайс помешивает в баллоны со сжатым воздухом специальный химический состав. Таким образом, конденсат, который в любом случае будет присутствовать на деталях системы, не будет замерзать и создавать дополнительные проблемы.