Как работает ручной тормоз в машине

УСТРОЙСТВО ТОРМОЗНОГО ПРИВОДА

Тормозной привод предназначен для передачи усилия от тормозной педали, на которую нажимает водитель при торможении, на колесные тормозные механизмы. Автомобили оснащаются гидравлическими тормозными приводами; рабочим элементом в них является тормозная жидкость.

Гидравлический привод содержит следующие элементы: педаль тормоза, рабочие тормозные цилиндры, главный тормозной цилиндр (рис. 3.10), тормозные трубки (шланги), вакуумный усилитель тормозов (правда, в старых машинах этот элемент отсутствует).

Для того чтобы замедлить движение или остановить автомобиль, водитель нажимает ногой на педаль тормоза. Через специальный шток это усилие поступает на поршень главного тормозного цилиндра, который, в свою очередь, давит на залитую в системе тормозную жидкость. Тормозная жидкость передает это усилие через топливные трубки и шланги на рабочие (колесные) тормозные цилиндры. Вследствие этого у тормозных цилиндров выдвигаются поршни, которые давят на тормозные колодки, прижимая их либо к тормозным дискам, либо к тормозным барабанам, в зависимости от используемой конструкции тормозов. Диск или барабан имеется у каждого колеса и непосредственно связан с ним, поэтому, когда колодки давят на вращающийся вместе с колесом диск (барабан), вращение колеса замедляется и, если водитель продолжает давить на педаль тормоза — полностью прекращается.

Недостатком гидравлического привода является то, что при разгерметизации тормозная жидкость полностью или частично вытекает из системы, что может привести к отказу тормозов. Для предотвращения такой ситуации в современных машинах применяются двухконтурные гидравлические тормозные приводы. Сущность их конструкции состоит в том, что они состоят из двух независимых контуров — отдельно для каждой пары колес. Отметим, что эти контуры не обязательно связывают колеса одной оси: например, левое переднее колесо может быть связано с правым задним, а правое переднее — с левым задним. Если по каким-то причинам отказывает один контур (например, вытекла тормозная жидкость, заклинило тормозной цилиндр и т. п.), то срабатывает второй. Разумеется, эффективность такого торможения заметно падает, но все же оно позволяет остановить автомобиль и избежать серьезных неприятностей.

Вакуумный усилитель тормозов (рис. 3.11) — прибор, который позволяет повысить эффективность работы тормозной системы, а также уменьшить усилие, с которым водитель должен давить на педаль для получения требуемого результата.

Этот усилитель связан непосредственно с главным тормозным цилиндром. Ключевой элемент вакуумного усилителя — камера, разделенная резиновой диафрагмой на две части. Одна часть камеры связана с впускным трубопроводом двигателя, в котором создается разряжение, вторая с атмосферой. В разряженном пространстве давление где-то на 20 % меньше атмосферного, и благодаря этому перепаду давлений, а также большой площади резиновой диафрагмы, создается эффект, позволяющий существенно снизить усилие при нажатии на педаль тормоза.

Устройство и принцип работы электромеханического стояночного тормоза (EPB)

Важной частью любого автомобиля является стояночный тормоз, который фиксирует автомобиль на месте во время стоянки и предупреждает его непроизвольное откатывание назад или вперед. Современные автомобили все чаще стали оснащаться электромеханическим типом стояночного тормоза, в котором электроника заменяет привычный «ручник»

Аббревиатура электромеханического стояночного тормоза «EPB» расшифровывается как Electromechanical Parking Brake. Рассмотрим основные функции EPB и его отличия от классического стояночного тормоза. Разберем элементы устройства и принцип его работы.

Сколько в автомобиле тормозных систем

Три. И все они обеспечивают функции изменения скорости движения автомобиля, остановку и удержания на месте, используя силу трения и реакции опоры между колесом и материалом дорожного покрытия. Итак, разновидности тормозных систем:

Рабочая — обеспечивает управляемое снижение скорости движения автомобиля, при необходимости вплоть до остановки. Состоит из привода для передачи усилия и тормозного механизма. Он бывает, как правило, фрикционного типа, устанавливается в колесе и делится на два типа, барабанный и дисковый. Система привода и передачи усилия так же разделяется на несколько видов:

• Механический привод
• Гидравлический
• Электрический
• Пневматический

Первые три вида приводов будут детально рассмотрены в дальнейшем материале статьи.

Как это работаетПринцип работы стояночного тормоза легче всего пояснить на примере системы с механическим приводом. Механический ручной тормоз представляет собой систему из управляющего рычага, посредством тяг и системы тросов связанного с фрикционными механизмами колес.

Рычаг ручного тормоза, оснащенный храповым колесом для фиксации в рабочем положении, передает усилие на систему из одного, двух или трех тросов, соединенных с тормозным механизмом задних колес транспортного средства. Наибольшей популярностью пользуется схема с использованием трех тросов, одного центрального и двух боковых. Для обеспечения равного усилия на тормозных механизмах правого и левого колеса, центральный трос соединен с боковыми через специальную деталь сложной формы, так называемый уравнитель.

Элементы стояночного тормоза соединены с тросами посредством регулируемых наконечников. Такая схема позволяет производить подстройку системы без трудоемкой замены основных элементов привода.

Рычаги фрикционных механизмов, связанные с тросами, разводят тормозные колодки, прижимая их к поверхности барабана. Разблокировать стояночный тормоз, или снять автомобиль с ручника, можно опустив рычаг механического привода. Возвратное устройство вернет колодки в первоначальное положение и освободит тормозной барабан.

Просмотр небольшого видеоролика позволит яснее понять принцип работы стояночного тормоза.

Историческая справка. Барабанные тормоза были изобретены французским инженером Луи Рено в 1902 году. До 1930-х годов использовалась схема, в которой колодки разводились при помощи системы рычагов, позднее стали использовать небольшие по размеру тормозные цилиндры. Устройство барабанного тормоза подразумевает быстрый износ колодок, и до изобретения в 1950-х годах саморегулирующегося механизма, система требовала постоянной подстройки. С 1970-ого года на передние колеса легковых автомобилей устанавливают дисковые тормоза. На задние – как правило, барабанные, поскольку стояночный тормоз наиболее эффективно работает именно с этим видом фрикционных механизмов.

Электромеханический стояночный тормоз

Развитие электронно-вычислительных систем и активное использование бортовых компьютеров в автомобилестроении привело к замене многих механических элементов блоками с программным управлением. Не обошло стороной это нововведение и тормозную систему. Электрический, или как его еще называют, электронный стояночный тормоз представляет собой автономный узел, работающий под управлением бортового компьютера автомобиля.

Конструктивно данное устройство состоит из электродвигателя, ременной передачи, планетарного редуктора и винтового привода. Электрический стояночный тормоз устанавливается на суппорте задних колес автомобиля.

При подаче управляющего сигнала электродвигатель посредством ременной передачи сообщает вращательное движение планетарному редуктору. Последний, снизив частоту оборотов электродвигателя, воздействует на винтовой механизм, отвечающий за прижатие колодок к тормозному диску.

Электронный привод стояночного тормоза. Схема исполнительной части.

Электромеханический стояночный тормоз включает в себя:

• входные датчики;
• электронный блок управления.

Датчик уклона информирует бортовой компьютер о положении автомобиля относительно линии горизонта, датчик сцепления фиксирует положение педали и скорость ее отпускания.

При нажатии кнопки включения, расположенной на передней панели автомобиля, электрический привод стояночного тормоза, воздействуя на прижимной винт, притягивает колодки к тормозному диску. Электрический стояночный тормоз отключается автоматически, при нажатии на педаль акселератора. Предусмотрен и «ручной» режим снятия – при нажатии на педаль тормоза.

При отключении тормоза электронный блок управления анализирует угол наклона автомобиля, положение педали акселератора и скорость отпускания сцепления. Эти данные помогают выбрать правильное время для разблокировки тормозных дисков, что создает исключительно комфортные условия вождения.

Схема включения электромеханической тормозной системы в бортовую управляющую сеть современного автомобиля.

Не следует оставлять автомобиль на продолжительное, более двух недель, время на стояночном тормозе. На влажном воздухе тормозные колодки могут «прикипеть» к дискам или барабану, полностью обездвижив машину. Такая же ситуация может случиться в холодное время года. Осевшая на тормозных механизмах влага может препятствовать нормальной работе системы.

Следует не реже раза в месяц проводить проверку работоспособности ручника. Особенно это касается автомобилей с механическим приводом стояночного тормоза. Тросы, передающие усилие, могут растянуться, что приведет к крайне неприятным последствиям.

Проблема стоянки автомобилей с большой массой на склонах дороги известна давно. Автомобиль с механической коробкой передач на стоянке с заглушенным двигателем можно легко сдвинуть с места. Для решения этой проблемы и был придуман стояночный тормоз, который теперь повсеместно используется не только в легковых, но и в грузовых автомобилях.

Основная тормозная система в автомобиле имеет педаль, при помощи которой и осуществляется управление тормозом. При помощи педали можно мягко снизить скорость или использовать экстренное торможение для предотвращения столкновения. Но использование основной тормозной системы без участия водителя невозможно, поэтому при длительных стоянках используется ручной тормоз, который имеет тросы, блокирующие колеса.

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,

Какие бывают виды тормоза

Стояночный тормоз различается по типу привода, из основных типов отметим:

• механический привод (наиболее распространённый);
• гидравлический (наиболее редко встречающийся;
• электромеханический EPB (вместо рычага кнопка).

Распространённость механического варианта обусловлено простотой конструкции и высокой надёжностью. Чтобы активировать стояночный тормоз, достаточно вытянуть рычаг наверх (на себя). В этот момент тросы натягиваются, механизмы блокируют колёса, что приводит к остановке или снижению скорости. В новых автомобилях с богатой комплектацией всё чаще используется третий вариант, гидравлический мало распространён и нравится в основном любителям экстремального вождения.

Также есть условное разделение на способы включения:

• Есть педальный (он же ножной);
• Есть рычажный (с рычагом).

Как правило, педальный «ручник» используется на машинах, оснащённых автоматической коробкой. Устанавливается третьей педалью вместо исчезнувшей педали сцепления.

Тормозные механизмы также различаются, и бывают следующими:

• барабанный тормоз;
• кулачковый;
• винтовой;
• трансмиссионный ( он же центральный).

В первом случае тросы, натягиваясь, воздействуют на колодки, которые в свою очередь прижимаются плотно к барабану, таким образом, происходит торможение. Центральный стояночный тормоз блокирует не колёса, а карданный вал. Кроме того, существует электрический привод с дисковым механизмом, который приводится в движение электродвигателем.

Назначение и разновидности «ручников»

Стояночная тормозная система присутствует на автомобилях всех категорий – легковых машинах, грузовиках и коммерческом транспорте средней грузоподъемности. Ручной тормоз используется для таких целей:

• фиксация транспортного средства на месте при длительной стоянке;
• затормаживание авто с работающим двигателем на остановках, когда водителю необходимо кратковременно покинуть салон;
• удержание машины от скатывания на участках дороги, имеющих уклон;
• движение с места в гору;
• в некоторых случаях – для обеспечения аварийной остановки транспортного средства.

В зависимости от категории, марки и комплектации, на транспортное средство устанавливается ручной тормозследующих разновидностей:

• наиболее распространенный – механический (тросовый);
• гидравлический;
• электромеханический (в обиходе его часто называют электронным);
• пневматический.

Для водителей легковых машин представляют наибольший интерес тросовые и электромеханические приводы. Гидравлические встречаются реже, а пневматикой оборудованы исключительно многотонные грузовики.

Поршень с винтовой парой

2 — нажимная гайка;

Винтовая пара преобразует вращение ведомой шестерни в поступательное движение штока. Тот давит на тормозной поршень, подводя колодки к диску. Усилие контролирует блок управления стояночного тормоза по величине потребляемого тока. Как только значение достигнет необходимой величины, электродвигатель отключится. При снятии с ручника мотор вращается в обратную сторону, шток отходит назад, а поршень сдвигается из-за упругости уплотнительной манжеты.

Часто рядом с клавишей электроручника соседствует еще одна — включающая функцию автоматического удержания (Auto Hold). Она существенно облегчает жизнь. Например, толкаясь в пробках на автомобиле с автоматом, не нужно держать ногу на тормозе. Машина остановилась, водитель отпускает педаль, а клапаны блока ABS остаются закрытыми — давление в контурах высокое, колодки сжимают тормозные диски. Если остановка продлится более чем пару минут, ABS передаст вахту стояночному тормозу.

На ручник машина встанет и раньше — если, например, водитель отстегнет ремень безопасности, откроет дверь или выключит зажигание.

Электрический стояночный тормоз: Уже не ручной

Электрика повсеместно вытесняет механику. Даже трос стояночного тормоза заменили провода. Краткую лекцию о том, как устроен и как работает ручник нового поколения, читает Геннадий Емелькин.

Преимущества электромеханического стояночного тормоза перед обычным очевидны. Вместо громоздкого рычага между передними сиденьями компактная кнопка. Не надо тащить через все днище тросики и тяги — достаточно подключить к общей электрической шине управляющий блок да снабдить тормозные механизмы на задних колесах электромоторами. Иными словами, такая конструкция упрощает компоновку и сборку, сокращает время и затраты при производстве. Кроме того, при эксплуатации отпадает необходимость в регулировках — электроника отслеживает зазор между колодками и диском всякий раз, когда срабатывал стояночный тормоз. А если им пользуются редко (например, на автомобилях с автоматами), то система подтягивает ручник через каждые 1000 км.

Алгоритм работы на большинстве автомобилей схож. Водитель нажимает на клавишу, с которой сигнал поступает в блок управления стояночным тормозом. Если автомобиль стоит на месте или движется медленнее 7–10 км/ч, включаются электромоторы, приводящие в действие тормозные механизмы. На более высокой скорости блок ABS включает гидронасос — давление в тормозных контурах повышается. Автомобиль замедляется, а потом встает на ручник.

«Затянуть» электромеханический стояночный тормоз водитель может даже при заглушенном двигателе, а вот отпустить — только включив зажигание и нажав педаль тормоза. Если мотор работает, водитель закрыл дверь и пристегнулся, то ручник отключится автоматически при нажатии на акселератор. При этом датчик продольного крена кузова распознает, стоит ли автомобиль на подъеме, учтет положение педалей сцепления и акселератора и придержит тормоза, чтобы автомобиль не скатился назад.

Часто рядом с клавишей электроручника соседствует еще одна — включающая функцию автоматического удержания (Auto Hold). Она существенно облегчает жизнь. Например, толкаясь в пробках на автомобиле с автоматом, не нужно держать ногу на тормозе. Машина остановилась, водитель отпускает педаль, а клапаны блока ABS остаются закрытыми — давление в контурах высокое, колодки сжимают тормозные диски. Если остановка продлится более чем пару минут, ABS передаст вахту стояночному тормозу. На ручник машина встанет и раньше — если, например, водитель отстегнет ремень безопасности, откроет дверь или выключит зажигание.

>

Принцип работы электронного стояночного тормоза

Принцип работы EPB сводится к следующему: после нажатия на соответствующую кнопку запускается электродвигатель, который с помощью ременной передачи приводит в движение планетарный редуктор. Последний после этого запускает винтовой привод, который изменяет положение поршня в тормозных механизмах, плотно прижимая колодки к диску. Важная особенность EPB заключается в том, что он автоматически отключается сразу после начала движения. Механический «ручник» для этого нужно опустить. Кроме того, встроенные датчики учитывают несколько параметров, влияющих на характер работы EPB. В частности, они учитывать угол, под которым стоит автомобиль, положение педали газа и сцепления.

Благодаря указанной особенности автомобиль, стоящий на холме, начинает движения без отката назад. Происходит это потому, что датчики сигнализируют электродвигателю в EPB о том, что стояночный тормоз нужно отключить с незначительной задержкой. Многие современные машины дополняются функцией Auto Hold. Для ее запуска нужно нажать на кнопку, которая располагается рядом с клавишей включения EPB. После этого парковочный тормоз автоматически запускается, удерживая автомобиль на месте, и водителю не приходится удерживать педаль тормоза. Данная опция наиболее востребована в автомобилях, оснащенных АКПП. EPB также включается в случаях, когда машина долгое время стоит на одном месте либо водитель остановил двигатель, открыл дверь либо отстегнул ремень безопасности.

Несмотря на явные достоинства электромеханического стояночного тормоза, он имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, EPB нельзя отключить в случаях полной разрядки аккумулятора. Во-вторых, механический «ручник» позволяет менять усилие торможения, что невозможно сделать в машинах с электромеханическим.

Где в автомобиле расположена кнопка или переключатель электронного ручного тормоза (ручника)?

Вместо огромной ручки стояночного тормоза в современных автомобилях, как правило, теперь устанавливают миниатюрный переключатель или кнопку. Это позволило освободить место в пространстве между сиденьями на центральной консоли.

Теоретически переключатель или кнопка электронного ручника может быть установлена в любом месте салона. Но чаще всего управление электронным стояночным тормозом располагается на центральной консоли между сиденьем водителя и пассажира. Это место оказалось оптимальным для легкой досягаемости водителя.

Правда стоит отметить, что в наши дни такие компании, как Мерседес и Порше, плывут против течения и размещают кнопки управления электрическим ручником совершенно в других местах. Чаще всего слева от рулевой колонки под приборной панелью. Кнопка, как правило, обозначается литерой «Р».

Но, несмотря на ее необычное месторасположение, электронным ручником легко управлять. Но это позволило компаниям Мерседес и Порше сэкономить ещё пространство между сиденьями спереди, оснастив центральную консоль дополнительными кнопками для других функций, отвечающие за уровень комфорта и удобства в автомобиле.

Принцип работы EPB

Принцип работы электромеханического стояночного тормоза имеет циклический характер: он то включается, то выключается.

EPB включается с помощью кнопки на центральном тоннеле в салоне автомобиля. Электродвигатель посредством редуктора и винтового привода притягивает тормозные колодки к тормозному диску. При этом происходит жесткая фиксация последнего.

А выключается стояночный тормоз во время старта автомобиля. Это действие происходит автоматически. Также электронный ручник можно выключить, нажав на кнопку при уже нажатой педали тормоза.

В процессе выключения EPB блоком управления анализируются такие параметры, как: величина уклона, положение педали газа, положение и скорость отпускания педали сцепления. Благодаря этому и становится возможным своевременное выключение EPB, включая выключение с временной задержкой. Это предотвращает откат транспортного средства назад при старте на подъеме.

Большинство автомобилей, оснащенных EPB, рядом с кнопкой ручного тормоза имеют кнопку автоматического удержания транспортного средства при временной остановке (Auto Hold). Это очень удобно для автомобилей с АКПП. Особенно актуальна данная функция в городских пробках с частыми остановками и стартами. При нажатии водителем кнопки «Auto Hold» отпадает необходимость удерживать нажатой педаль тормоза после остановки автомобиля.

При длительном неподвижном положении EPB включается автоматически. Электрический стояночный ручник также включится автоматически, если водитель выключит зажигание, откроет дверь или отстегнет ремень безопасности.