Устройство и принцип работы тормозной системы автомобиля

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.

Типы тормозных систем автомобиля

• рабочая;
• запасная;
• стояночная;
• вспомогательная.

Рассмотрим каждый из этих типов более подробно.

Рабочая

Под рабочей тормозной системой понимается совокупность деталей и узлов, которые обеспечивают штатную остановку транспортного средства. Ее устройство и схема работы описаны выше.

Запасная

Запасная система предусмотрена на тот случай, если откажет рабочая. Ее главное назначение – выполнение аварийного торможения и предотвращение дорожно-транспортного происшествия. Она может быть реализована по-разному, но чаще всего встречаются 2 варианта.

• Контур рабочей. В этом случае она представляет собой отдельный замкнутый контур рабочей системы, который активизируется при отказе тормозов. Для такой системы используют название двухконтурная.
• Отдельная подсистема. В данном случае запасная система выполняется в виде отдельной подсистемы, которая никак не связана с основной. Подобная конструкция считается более надежной, так как позволяет выполнить торможение даже в случае серьезных неисправностей.

Стояночная

Используется для того, чтобы удерживать транспортное средство на одном месте в течение длительного времени. Срабатывает при включении ручного тормоза. В подавляющем большинстве случаев является механической и не использует для усиления гидравлику или пневматику.

Вспомогательная

Предназначена для поддержания постоянной скорости машины в течение продолжительного времени (например, при длительных спусках, или там, где нужно долго ехать на холостом ходу). Устанавливается на грузовых автомобилях с пневматической системой торможения. Подразумевает подачу в цилиндры не топливной смеси, а воздуха под давлением. В результате силовой агрегат не только не приводит транспортное средство в движение, но и препятствует такому движению.

Воздух в цилиндры подается непосредственно из пневмосистемы – она связана с ними посредством специальной заслонки, которая открывается после нажатия соответствующей кнопки, установленной в салоне автомобиля.

Использование вспомогательной системы значительно снижает нагрузку на рабочую, тем самым предотвращая ее преждевременный износ и возникновение неисправностей. Кроме того, подобное передвижение гораздо безопаснее – если один из узлов выйдет из строя, то его функции выполнит второй. Это особенно актуально для большегрузных авто.

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.

Принцип работы

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.

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.

Центробежный тормоз

В технике центробежные тормозные механизмы получили наиболее широкое распространение в качестве регуляторов скорости. Принцип работы этих устройств состоит в том, что как только увеличивается скорость вращения тормозного вала, сразу же начинает расти такая характеристика, как центробежная сила масс деталей тормозного механизма. На неподвижную часть тормоза оказывается повышенное давление, благодаря чему увеличивается сила трения и, соответственно, тормозной момент. Наиболее распространенным местом установки центробежного тормоза является быстроходный вал какого либо механизма.

Чудо-шар для тушения пожара

Детальное рассмотрение вопроса

Если немного углубится в принцип действия данного узла, все будет несколько интереснее. Тормозная система во время работы двигателя (движения автомобиля) накачивает воздух в баллоны, педаль тормоза при этом должна быть отпущена. Далее воздух под давлением устремляется к тормозному крану, а если к грузовику прикреплен прицеп, то от крана кислород по верхней секции переводится еще и в баллоны прицепа, образуя таким образом непрерывный контакт.

Как только водитель выжимает педаль тормоза, верхняя секция должны резко перекрыться, соответственно контактирование двух составляющих прерывается, и открывается тормозной кран. Далее, после открытия крана, воздух должен поступить пневматические камеры, и машина вместе с прицепом начинает торможение. Важный момент тут в том, что верхняя секция отвечает именно за приведение в работы тормозной системы прицепа.

За остановку тягача, в роли которого выступает сам грузовой автомобиль, отвечает нижняя секция тормозной системы. Действие тут происходит абсолютно аналогичное тому, что было описано в предыдущем абзаце, однако рассмотрим механизм действия еще более пристально.

После попадания воздуха в пневмокамеры, он начинает продавливать диафрагму. Она в свою очередь сжимает встроенную внутри пружину. Далее давление от воздушных толчков продавливает толкатель, и все усилие передается на рычаг разжимной кулачок. Затем, кулачок, а вернее установленный на нем валик, начинает поворачиваться и разводит тормозные колодки в стороны, таким образом, тормозная система заставляет машину останавливаться. Отпуская педаль тормоза, процесс оборачивается вспять, встроенные пружины возвращаются на свои места, а излишки воздуха уходят наружу.

Стояночная тормозная система

В классическом приводе «ручника» используется простейший тросовый механизм. В салоне установлен рычаг стояночного тормоза с храповым устройством, блокирующим тросы в натянутом состоянии и отпускаемым нажатием кнопки.

Принцип работы

Первичный трос от рычага к балансирному устройству не имеет оболочки, а дальше к каждому из задних колёс идут тросы типа «боуден» оболочечного типа. Их гибкость позволяет передавать усилие по пути, удобному для прокладки.

Наконечники у задних тормозных щитов связаны через систему рычагов с колодками, основными при использовании барабанов и дополнительными в случае дисковых задних тормозов. За счёт упругости тросового привода давление на колодках сохраняется неограниченно долго.

В последнее время всё чаще появляются электрические системы стояночного тормоза, где для включения его достаточно потянуть за клавишу.

Электропривод сам натянет тросы и отпустит их или при обратном нажатии клавиши, или автоматически, что облегчит трогание на подъёме.

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,

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:

1. Назначение
2. Тип привода
3. 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:

1. Механический
2. Гидравлический
3. Пневматический
4. 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.