Виды, устройство и принцип работы дисковых тормозов

Эксплуатация и замена тормозной жидкости

Уровень тормозной жидкости легко контролировать по отметкам max и min на стенках бачка, расположенного на главном тормозном цилиндре.

При понижении уровня ТЖ, её необходимо доливать.

Многие утверждают, что любые жидкости можно смешивать. Это неверно. В ТЖ класса DOT 3 необходимо доливать такую же, или DOT 4. Любые другие смеси не рекомендуются, а с жидкостями DOT 5 — запрещаются.

Сроки замены ТЖ определены изготовителем и указаны в инструкции по эксплуатации автомобиля.

«Живучесть» жидкостей на гликолевой и полигликолевой основе достигает двух-трёх лет, чисто силиконовые служат до пятнадцати.

Изначально любые ТЖ прозрачны и бесцветны. Потемнение жидкости, потеря прозрачности, появление осадка в бачке — верный признак необходимости замены тормозной жидкости.

В хорошо оснащённом автосервисе степень гидратации тормозной жидкости определят специальным прибором.

Типы тормозных систем у разных моделей легковых автомобилей

Попробуем разобраться какие типы тормозных систем эксплуатируются на легковых автомобилях. Существуют следующие разновидности тормозных систем легковых автомобилей: рабочая (она же основная), запасная, парковочная (стояночная), вспомогательная (ABS), исключающая блокировку колёс машины при торможении, уменьшая тормозной путь и увеличивая управляемость во время снижения скорости.

Далее разберем подробнее устройство различных тормозных систем легкового автомобиля. В основе лежат механизмы торможения и их приводы. Сам тормозной механизм нужен для создания определенного усилия, которое приводит к замедлению либо остановке машины. Он расположен на ступице колеса, при повышении давления в замкнутой системе колесные цилиндры прижимают колодки к стенкам барабанов либо поверхности дисков, под действием силы трения скорость движения снижается, это получается за счёт того, что одна часть неподвижна (тормозные колодки), а другая часть совершает вращательные движения (тормозной барабан либо диск).

Применяются различные типы приводов тормозной системы на разных легковых автомобилях:

1. Механический: работает за счёт тросов и рычагов, в основном используется для парковочного тормоза.
2. Гидравлический: работает за счёт колебания давления тормозной жидкости в герметичном контуре.
3. Пневматический: для перемещения колодок используется воздух.

В большинстве транспортных средств почти всегда, кроме ручника, применяется гидравлический привод систем торможения.

Гидропривод состоит из:

1. Главного тормозного цилиндра.
2. Колесных (рабочих) тормозных цилиндров.
3. Вакуумного усилителя.
4. Некоторые авто оснащены блокомABS.
5. Регулятора давления задних тормозов (для машин без ABS).
6. Рабочих контуров.

Назначение главного тормозного цилиндра — преобразовать усилие, приложенное к тормозной педали, в давление жидкости в тормозных контурах.

Вакуумный усилитель позволяет создать большее давление при меньшем усилии при нажатии на педаль тормоза. Это делает вождение более комфортным.

Регулятор давления предотвращает движение юзом, обеспечивает равномерное торможение передней и задней оси путем уравнивания давления в заднем контуре.

Контуры— это трубки, доставляющие тормозную жидкость ко всем колесным тормозным цилиндрам, что обеспечивает прижимание колодок.

Во многих автомобилях совместно с гидравлической системой работают вспомогательные электронные:

1. Антиблокировочная система, ABS. Предотвращает блокировку колёс во время снижения скорости, делая машину более контролируемой и управляемой.
2. Система курсовой устойчивости, ESC. Это система динамической стабилизации, она не даёт автомобилю отклонится от заданной траектории при резком маневрировании.
3. Усилитель экстренного торможения, BAS. Уменьшает время срабатывания тормозов при экстренном торможении, сокращая тормозной путь.
4. Система, распределяющая тормозные усилия, EBD. Распределяет усилие на каждое из колес в зависимости от скорости его движения.

Рассмотрим особенности компоновки тормозных систем современных легковых автомобилей:

• Поосевая компоновка самая простая. Один контур в ней отвечает за передние колёса, другой — за задние. Достоинство состоит в исключении движения в сторону при одном рабочем контуре. Недостаток: если повреждается передний контур, эффективность торможения снижается не менее, чем на 65%.
• Диагональная компоновка. В ней один контур отвечает за правое переднее и левое заднее колеса, второй —левое переднее и правое заднее колеса. Преимущество такого контура в равномерном распределении тормозящего усилия. Но при повреждении любого из контуров эффективность торможения падает на 50%.
• Полная компоновка. В ней один контур отвечает за четыре колеса, другой —за передние. При такой компоновке система торможения передних колес всегда остается в работоспособном состоянии, что обеспечивает возможность безопасной остановки.

Требования к автомобилям-тягачам и прицепам с пневматиче­скими тормозными системами

Средства подачи сжатого воздуха должны быть двух- или многопроводными. Это обе­спечивает возможность использования пнев­матической тормозной системы прицепа при торможении. При работе рабочей или запас­ной тормозной системы автомобиля-тягача совместимая с ней тормозная система при­цепа должна работать плавно. В случае какой-либо неисправности в рабочей тормоз­ной системе автомобиля-тягача тормозные компоненты прицепа, не срабатывающие при таком отказе, должны плавно затормозить прицеп. Если один из трубопроводов между тягачом и прицепом разрывается или в нем происходит значительная утечка, то прицеп должен автоматически затормаживаться. Аккумуляторы энергии рабочих тормозных систем должны иметь такую конструкцию, чтобы после восьми полных срабатываний рабочего тормоза, на девятом торможении обеспечивался, как минимум, необходимый эффект запасного торможения. Аккумуля­торы энергии не должны восполняться во время этого испытания. Эффект торможения отдельных автомобилей предписывается в виде функции давления на соединительной головке тормозных шлангов в Директиве 71/320/ЕЕС.

Сравнительные характеристики

Барабанные тормоза проще и дешевле в производстве. Они обладают свойством, называемым – эффект механического самоусиления. То есть, при продолжительном давлении ногой на педаль многократно увеличивается тормозящее действие. Это происходит за счет того, что колодки нижними частями связаны друг с другом, и трение передней о барабан усиливает давление на него задней колодки.

Однако механизм дисковых тормозов меньше и легче. Температурная стойкость выше, они быстрее и лучше охлаждаются за счет предусмотренных отверстий-окон

И замена изношенных дисковых колодок производится намного проще, чем барабанных, что важно, если производить ремонт самостоятельно

Вакуумный усилитель тормозов

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

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

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

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

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

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

Проверки вакуумного усилителя

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

Для проверки работы вакуумного усилителя тормозов необходимо выполнить следующие процедуры:

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

Рисунок 7.8 Иллюстрация к п. 1.

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

Рисунок 7.9 Иллюстрация к п. 2.

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

Рисунок 7.10 Иллюстрация к п. 3.

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

Как работают тормоза в автомобиле

Картинка описание: Когда ваша нога нажимает педаль тормоза, тормозная жидкость в тормозной системе выжимается из узкого цилиндра в более широкий цилиндр. Эта система известна как гидравлическая система. Это позволяет значительно увеличить силу тормозного вашего усилия. 

Теория…

Представьте себе, сколько вам нужно сил, чтобы остановить быстроходную машину. Простое нажатие педали тормоза не создало бы достаточной силы, чтобы активировать все четыре тормоза так, чтобы быстро остановить ваш автомобиль. Вот почему тормоза используют гидравлику: систему заполненных тормозной жидкостью трубок, которые и увеличивают ваше тормозное усилие. Также благодаря гидравлике тормозные усилия могут передаваться легко из одного места в другое за короткий срок. 

Когда вы нажимаете на педаль тормоза, ваша нога, по сути, перемещает рычаг, который заставляет сдвинуть поршень в длинном узком тормозном цилиндре (главный тормозной цилиндр), который в свою очередь начинает двигать гидравлическую жидкость (тормозная жидкость) в сторону узкой трубки расположенной на конце тормозного цилиндра.

К этой трубке, как правило, подключены такого же диаметра трубки, идущие на каждый тормоз автомобиля. Далее тормозная жидкость по узким трубкам попадает в более объемные цилиндры, расположенные на колесах.

Поскольку тормозные цилиндры, расположенные на каждом колесе, намного больше, чем цилиндр, расположенный в тормозной системе сразу после педали тормоза, сила, которую вы изначально применили к педали тормоза, значительно увеличивается. В результате эта сила и сжимает тормозные колодки в каждом тормозе колеса. 

На практике…

1. 1. Ваша нога нажимает на педаль тормоза.

1. 2. Когда педаль движется вниз, она толкает рычаг, который соединен с поршнем главного тормозного цилиндра.

1. 3. Рычаг толкает поршень (синий на картинке) в узкий цилиндр, который заполнен гидравлической тормозной жидкостью (обозначена красным цветом). Когда поршень перемещается в цилиндре, он сжимает тормозную жидкость и толкает ее в узкое отверстие, расположенное в конце цилиндра, к которому подсоединена трубка. Это происходит примерно так же, как ручной насос выжимает воздух из цилиндра в тонкий шланг. 

1. 4. В результате образовавшегося давления тормозная жидкость попадает в длинную тормозную магистраль, состоящую из тормозных трубок, которые подходят к каждому колесу. В результате нагнетенного давления главным тормозным цилиндром, тормозная жидкость в итоге достигает каждого колеса. 

1. 5. Далее жидкость под давлением попадает в тормозные цилиндры, расположенные в колесах, которые имеют больший размер, чем главный тормозной цилиндр (цилиндр в колесе обозначен, синим цветом). 

1. 6. Когда жидкость попадает в тормозной цилиндр, имеющий больший объем по сравнению с главным тормозным цилиндром, то сильно увеличивается тормозное усилие из-за разницы объемов цилиндров в тормозной системе.

1. 7. В результате увеличенного давления жидкости поршень в тормозном цилиндре колеса зажимает тормозную колодку, прижимая ее к тормозному диску / барабану.

1. 8. В результате трения тормозной колодки и тормозного диска начинается замедление колесного диска, что в конечном итоге и останавливает машину.

Наш простой пример показывает основной принцип работы гидравлической тормозной системы; на практике все немного сложнее.

На самом деле педаль тормоза фактически управляет четырьмя отдельными гидравлическими тормозными линиями, идущие на все четыре колеса. В нашем же примере мы показываем принцип работы тормозов на одном колесе автомобиля.

Для безопасности, как правило, во всех автомобилях используется два отдельных контура гидравлических тормозов. Это необходимо на тот случай, если вдруг из-за каких-то неисправностей вышел из строя один тормозной контур. В этом случае второй контур всей тормозной системы будет по-прежнему функционировать.  

Устройство и принцип действия

Основным элементом в тормозной системе машины являются тормозные механизмы и их приводы. На легковушках применяется гидравлических привод, состоящий из:

• педали, расположенной в салоне;
• вакуумного усилителя;
• бачка;
• рабочих тормозных цилиндров передних и задних колес;
• главного тормозного цилиндра;
• тормозных трубок.

Сама система работает по следующему принципу: автомобилист выжимает педаль тормоза в салоне. В это время приводится в действие поршень главного тормозного цилиндра. Он под давлением отправляет техническую жидкость в трубопроводы, которые доставляет ее к тормозным механизмам. Последние создают сопротивление вращению колеса, что приводит к его торможению. Опущенная педаль с помощью возвратной пружины возвращает поршень в обратное положение и жидкость устремляется назад. Колеса растормаживаются и автомобиль снова начинает движение.

На заднеприводных автомобилях отечественного производства используется схема раздельной подачи жидкости. Из главного цилиндра она сначала поступает на передние колеса, а потом на задние. Иномарки и машины Лада с передним приводом применяют схему контура трубопровода: «левое переднее – правое заднее» и «правое переднее – левое заднее».

Вспомогательное усилие

Торможение двигателем – это второй способ остановить машину. Существует много мнений о том, что случается, если постоянно использовать торможение двигателем. Кто-то считает, что торможение двигателем самый действенный способ, да еще и топливо экономит, ведь остановочный путь сокращается в разы. А кто-то наоборот думает, что такое торможение способствует быстрому износу силового агрегата и трансмиссии.

Если говорить простым языком, то в момент этого торможения двигатель оказывает сопротивление давлению, которое создает коленчатый вал с целью увеличить скорость. Стоит отметить, что торможение двигателем срабатывает не всегда. Есть ряд случаев, когда торможение двигателем подходит больше остальных. К таким ситуациям относится снижение скорости на спуске или же в случае, если дорожное покрытие влажное или покрыто льдом.

Эффективность каждой системы определяет то, какое количество времени понадобится автомобилю для полной остановки.

Гидравлический вариант

На машины устанавливают пневматические и гидравлические тормозные системы. Сегодня большинство производителей автомобилей на машины устанавливают гидравлическую стопорную конструкцию для сокращения остановочного пути. Работает она посредством жидкости. Жидкость создает специальное давление, которое сжимает колодки. Эта тормозная система имеет много достоинств и недостатков.

• К ее минусам можно отнести то, что ей постоянно требуется остановочная жидкость, которая должна не замерзать в морозы и не кипеть во время перегрева.
• Вторым недостатком можно считать то, что должна быть герметичность, чтобы давление не уходило, не попадал воздух. Во время попадания воздуха снизится давление, и чтобы затормозить, потребуется сильнее нажимать педаль.
• Еще одним минусом можно считать, что она не подходят для тягачей по причине того, что нет возможности регулировать снижение скорости прицепа.

В целом все эти недостатки можно не учитывать, если система установлена на легковой машине, и за ней правильно и своевременно ухаживать.

Давление в системе поддерживать можно с помощью специальной жидкости. Несмотря на наличие недостатков, существуют и достоинства. Главным, из них является быстрое срабатывание, которое способствует сокращению остановочного пути. Вторым плюсом считается небольшой вес и правильное распределение по машине, что тоже сказывается на пути, которое пройдет автомобиль после нажатия на педаль торможения.

Пневматический тип

Существует еще и пневматический тормоз. Как уже понятно из названия, давление в системе создает сжатый воздух. Она имеет ряд достоинств, которые совершенно противоположны плюсам гидравлической конструкции. Главным достоинством считается, что если она не сильно разгерметизируется, то не потеряет свою работоспособность и продолжит создавать давление. Воздух, который уйдет через отверстия, компенсирует компрессор, из-за чего увеличивается надежность системы.

К ее недостаткам можно отнести лишь то, что давление на тормозные колодки оказывается дольше, чем гидравлическим способом. Вторым недостатком считают длинный тормозной путь относительно гидравлического стопора.

Существуют еще другие виды тормозных систем, такие как: смешанные остановочные приводы. Они включают в себя гидравлические и пневматические устройства для торможения на одном автомобиле. Каждая, из них отличается своей надежностью.

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.

Контуры подключения

Отказ тормозов всегда был самым большим кошмаром любого водителя. Поэтому инженеры давно придумали, как сделать, чтобы можно было остановить машину даже с поврежденной тормозной системой (а повредить гидравлическую систему проще, чем любую другую. Потек уплотнитель – и привет горячий).

Одним из вариантов страховки на случай отказа стало разнесение системы на два контура. Оказалось, двухконтурные тормоза это не так сложно, как могло быть, зато надежно и безопасно. Даже если один из контуров откажет, система продолжит работать, позволив избежать аварии.

1. 4+2, параллельная со страховкой передней оси. Один контур запитывает все четыре колеса, второй – только два передних.

   Контуры параллельные, схема 4+2

2. 2+2, параллельная. Один контур на переднюю ось, второй на заднюю. Так чаще всего конструируют заднеприводные автомобили.

   Контуры параллельные, схема 2+2

3. 2+2, диагональная. Один контур идет на левое переднее и правое заднее колесо, второй на правое переднее и левое заднее. Эту систему обычно ставят на переднеприводные автомобили.

   Контуры диагональные, схема 2+2

4. 3+3, комбинированная. Один контур идет на передние колеса и правое заднее, а другой тоже идет на передние колеса и на левое заднее.

   Контур комбинированный, схема 3+3

5. 4+4, параллельная. Два контура подводятся на все 4 колеса параллельно.

   Контур параллельный, схема 4+4

В большинстве случаев владелец автомобиля даже не задумывается, какая там у него схема разнесения контуров. Тормоза работают – и отлично.

Состав тормозной жидкости

В автомобилях прошлого столетия применялась минеральная ТЖ (смесь касторового масла и спирта в отношении 1:1).

Использовать такие составы в современных автомобилях недопустимо из-за их высокой кинетической вязкости (густеют при -20°) и низкой температуры кипения (менее 100°).

Основой современных ТЖ является полигликоль (до 98%), реже силикон (до 93%) с добавлением присадок, улучшающих качественные характеристики основы, защищающих поверхности рабочих механизмов от коррозии и предотвращающих окисление самой ТЖ.

Смешивать разные ТЖ можно только в том случае, если они изготовлены на одной основе. В противном случае возможно образование эмульсий, ухудшающих эксплуатационные характеристики.