Тормозные системы

Тормозная система служит для уменьшения скорости движения, остановки и удержания автомобиля на месте.

Современные автомобили оборудуются несколькими тормозными системами, имеющими различное назначение.

Типы тормозных систем

Рабочая тормозная система предназначена для снижения скорости автомобиля вплоть до полной его остановки. Она является наиболее эффективной из всех тормозных систем, действует на все колеса автомобиля и используется для служебного и экстренного (аварийного) торможения автомобиля. Рабочую тормозную систему часто называют ножной, так как она приводится в действие от тормозной педали ногой водителя.

Стояночная тормозная система служит для удержания на месте неподвижного автомобиля. Она воздействует только на задние колеса автомобиля или на вал трансмиссии и приводится в действие от рычага рукой водителя, поэтому ее иногда называют ручной.

Запасная тормозная система является резервной и предназначена для остановки автомобиля при выходе из строя рабочей тормозной системы. При отсутствии на автомобиле отдельной запасной тормозной системы ее функции может выполнять исправная часть рабочей тормозной системы (первичный или вторичный контур) или стояночная тормозная система.

Вспомогательная тормозная система служит для ограничения скорости движения автомобиля на длинных и затяжных спусках. Она выполняется независимой от других тормозных систем и представляет собой тормоз-замедлитель, который обычно действует на вал трансмиссии. Вспомогательную тормозную систему часто используют для служебного торможения в целях уменьшения износа рабочей тормозной системы и повышения безопасности движения в горных условиях, где при частых торможениях тормозные механизмы колес сильно нагреваются и быстро выходят из строя.

Прицепная тормозная система предназначена для снижения скорости движения, остановки и удержания на месте прицепа, а также автоматической его остановки при отрыве от автомобиля тягача.

Совокупность всех тормозных систем называется тормозным управлением автомобиля. Каждая тормозная система состоит из одного или нескольких тормозных механизмов (тормозов), которые осуществляют процесс торможения автомобиля, и тормозного привода, управляющего тормозными механизмами.

Тормозные механизмы

Тормозные механизмы осуществляют процесс торможения автомобиля и служат для его принудительного замедления. Современные автомобили оборудуются различными типами тормозных механизмов.

Типы тормозных механизмов

Фрикционные тормозные механизмы (дисковые и барабанные) получили наиболее широкое распространение на автомобилях. Дисковые тормозные механизмы применяются для передних и задних колес легковых автомобилей большого класса и для передних колес легковых автомобилей малого и среднего классов. Барабанные тормозные механизмы используют на грузовых автомобилях независимо от их грузоподъемности в качестве колесных и трансмиссионных и на легковых автомобилях малого и среднего классов для задних колес.

Фрикционные тормозные механизмы:
а — барабанный; б — дисковый; 1— ось; 2, 6, 8 и 9 — колодки; 3 и 7 — диски; 4 — кулак; 5 — тормозной барабан

Гидравлические, электрические, компрессорные и расположенные на кузове (аэродинамические) тормозные механизмы используют на автомобилях в качестве тормозов-замедлителей.

Гидравлический тормоз-замедлитель представляет собой обычную гидромуфту, одно из колес которой закреплено неподвижно, а другое установлено на валу трансмиссии (за коробкой передач) и вращается вместе с валом. Тормозной момент гидравлического тормоза-замедлителя зависит от угловой скорости вращения рабочего колеса и количества подаваемой жидкости. Гидравлический тормоз-замедлитель имеет большую массу и малоэффективен при небольших скоростях движения автомобиля.

Электрический тормоз-замедлитель, обычно располагаемый за коробкой передач, представляет собой массивный стальной диск, закрепленный на валу трансмиссии и вращающийся с валом относительно неподвижных электромагнитов. Торможение автомобиля происходит за счет работы, которая затрачивается на преодоление магнитного взаимодействия между вращающимся диском и электромагнитами.

Компрессорный тормоз-замедлитель представляет собой моторный тормоз, использующий противодавление на выпуске при работе двигателя на компрессорном режиме.

Моторный тормозной механизм:
1 — корпус, 2 — рычаг; 3 — заслонка; 4 — вал

Аэродинамический тормоз-замедлитель выполняют в виде специальных щитов, закрылок и парашютов. Им оборудуют автомобили, движущиеся с высокими скоростями (спортивного типа, гоночные). Аэродинамические тормозные механизмы увеличивают сопротивление воздуха и используются для экстренного внеколесного торможения автомобилей.

Тормозные приводы

Тормозным приводом называется совокупность устройств, осуществляющих связь педали или рычага управления с тормозными механизмами. Он служит для управления тормозными механизмами и приведения их в действие.

На автомобилях в зависимости от их назначения и типа применяют различные тормозные приводы

Механический тормозной привод представляет собой систему тяг, рычагов и тросов, с помощью которых усилие водителя от рычага или педали управления передается к тормозным механизмам. На автомобилях механический привод применяют в качестве обязательного привода в стояночной тормозной системе. На легковых автомобилях механический привод действует на тормозные механизмы задних колес, а на грузовых — на трансмиссионный тормоз, устанавливаемый обычно на вторичном валу коробки передач. На всех автомобилях, кроме легковых большого класса, механический привод действует от рычага управления. На легковых автомобилях большого класса привод действует от специальной ножной педали управления. Механический тормозной привод надежен в работе при длительном удержании автомобиля на месте во время стоянки, компактен и прост по конструкции, однако он имеет низкий КПД (равный 0,4) и требует частых регулировок.

Гидравлический тормозной привод является гидростатическим. Передача энергии осуществляется давлением несжимаемой жидкости (жидкость сжимается при давлении 220 МПа). Гидравлический привод применяют на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

Схема работы гидравлического тормозного привода:
а — торможение; б — растормаживание; 1— толкатель; 2 и 7 — поршни; 3 и 6— цилиндры; 4 и 11 — пружины; 5 и 10 — клапаны; 8 — колодка; 9 — тормозной барабан

Гидравлический тормозной привод может быть одноконтурным (нераздельным) и двухконтурным (раздельным), а также с усилителем или без усилителя.

Схемы гидравлических тормозных приводов:
а — одноконтурный; б — двухконтурный; 1 и 5 — тормозныемеханизмы; 2, 6 и 7 — контуры; 3—  цилиндр; 4 — педаль

Пневматический тормозной привод применяют на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, на автопоездах и автобусах.

Пневматический тормозной привод: 1 - компрессор; 2 и 4 - тормозные камеры; 3 - баллон; 5- трубопровод; 6 - кран; 7 - педаль; 8 - регулятор; 9 - манометр

Тормозные системы легковых автомобилей

Тормозные системы легковых автомобилей ВАЗ:
а - повышенной проходимости; б - переднеприводных; 1 - регулятор; 2 - торсион; 3, 8, 10, 11и 14 — тормозные цилиндры; 4— педаль; 5 — пневмоусилитель; б, 7, 12 и 13 — контуры; 9 — бачок

Передний тормозной механизм легкового автомобиля ВАЗ повышенной проходимости:
а — общий вид; б — схема; в — детали, 7 — суппорт; 2 — шпилька, 3 — ступица, 4— тормозной диск; 5 — блок цилиндров, 6 — колодки, 7 — рычаг, 8 — щит; 9— ось; 10— направляющая, 11— кожуч, 12— поршень; 13— скосы; 14— пружина, 15 — колпачок; 16 — кольцо

Передний тормозной механизм заднеприводного легкового автомобиля ВАЗ:
1— тормозной диск; 2 — колодка; 3 — накладка; 4 — цилиндр; 5— поршень; 6— кольцо; 7— колпачок; 8 — пружина; 9 — палец; 10 — суппорт; 11 — щит; 12 — ступица; 13—кронштейн; 14 — кулак; 15 и 17— штуцеры; 16 — трубка

Передний тормозной механизм переднеприводного легкового автомобиля ВАЗ:
а — общий вид; б— детали; 1— колодки; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4— кольцо; 5 и 15 — колпачки; 6— палец; 7— щит; 8 — тормозной диск; 9— направляющая; 10— суппорт; 11 и 13— болты; 12 и 14— штуцеры; 16— пружина

Задние тормозные механизмы легковых автомобилей ВАЗ:
а — повышенной проходимости; б — переднеприводных; 1 и 9 — пружины; 2 — трос; 3 — стойка; 4— колодка; 5— рычаг; б— щит; 7— болт; 8— цилиндр; 10 — планка; 11— эксцентрик; 12 — опора; 13— ступица; 14— направляющая пружина; 15 — ось

Вакуумный усилитель легкового автомобиля ВАЗ:
1, 14 и 16— пружины; 2 и 11 — болты; 3 — цилиндр; 4 и 5 — наконечники; 6 и 12 — клапаны; 7 и 18— корпусы; 8— шток; 9 — крышка; 10 — поршень; 13 — чехол; 14 — толкатель; 15 — фильтр; 17 — буфер; 19 — диафрагма; А и Г — полости; Б и В — каналы

Главный тормозной цилиндр легкового автомобиля ВАЗ:
1 — пробка; 2 — корпус; 3 и 5 — поршни; 4— шайба; 6, 14 и 15— кольца; 7 и 10— ограничители; 8, 11 и 13 — пружины; 9 — манжета; 12 —тарелка; а — зазор; А, Б и Д— отверстия; В и Г— камеры

Задние колесные тормозные цилиндры легковых автомобилей ВАЗ:
а — повышенной проходимости; б — переднеприводных; 1 — корпус; 2 — чашка; 3 — пружина; 4 — манжета; 5 — поршень; 6 — упор; 7 — чехол, 8 — сухарь; 9 — кольцо, 10 — винт

Регулятор тормозных сил устанавливает давление жидкости в приводе задних тормозных механизмов в зависимости от положения кузова автомобиля относительно заднего моста. Регулятор работает как клапан, который автоматически прерывает подачу жидкости к задним тормозным механизмам. В результате исключается занос (юз) задних колес, повышается устойчивость автомобиля и безопасность движения.

Регулятор тормозных сил легковых автомобилей ВАЗ

Регулятор тормозных сил легкового автомобиля ВАЗ:
1 — корпус; 2 — кольцо; 3 — обойма; 4— пружина; 5 — тарелка; 6 — уплотнитель; 7 — втулка; 8 — поршень; 9 — прокладка; 10 — пробка; 11 — торсион; А и Б — полости

Стояночная тормозная система легкового автомобиля ВАЗ повышенной проходимости:
1 — чехол; 2 и 14— тросы; 3, 8 и 13 — рычаги; 4 — кнопка; 5 и 11 — пружины; 6— тяга; 7— кронштейн; 9— направляющая; 10— втулка; 12— планка; 15 и 16 — гайки

Антиблокировочные системы

Антиблокировочная система (АБС) служит для устранения блокировки колес автомобиля при торможении. Она автоматически регулирует тормозной момент и обеспечивает одновременное торможение всех колес автомобиля, а также оптимальную эффективность торможения (минимальный тормозной путь), повышает устойчивость автомобиля.

Наибольший эффект от применения АБС получается на скользкой дороге, когда тормозной путь автомобиля уменьшается на 10... 15 %. На сухой асфальтобетонной дороге такого сокращения тормозного пути может и не быть.

Автоблокировочные системы различают по способу регулирования тормозного момента. Наиболее эффективной является АБС, регулирующая тормозной момент в зависимости от проскальзывания колес. Система обеспечивает такое проскальзывание, при котором сцепление колес с дорогой будет максимальным.

Антиблокировочные системы сложны и различны по конструкции, дорогостоящи, требуют применения электроники. Наиболее простыми являются механические и электромеханические АБС. Независимо от конструкции в АБС входят следующие элементы:

     датчики — выдают информацию об угловой скорости колес автомобиля, давлении (жидкости, сжатого воздуха) в тормозном приводе, замедлении автомобиля и др.;

     блок управления — обрабатывает информацию датчиков и дает команду исполнительным механизмам; 

     исполнительные механизмы (модуляторы давления) — изменяют или поддерживают постоянным давление в тормозном приводе.

Процесс регулирования торможения колес с помощью АБС включает несколько фаз и протекает циклически.

Эффективность торможения с АБС зависит от схемы установки ее элементов на автомобиле.

Наиболее эффективной является АБС с отдельным регулированием колес автомобиля (рис. а), когда на каждое колесо установлен отдельный датчик 2 угловых скоростей, а в тормозном приводе к колесу — отдельные модулятор Удавления и блок 3 управления. Однако такая схема установки АБС наиболее сложная и дорогостоящая. В более простой схеме (рис. б) используют один датчик 2 угловой скорости, установленный на валу карданной передачи, один модулятор / давления и один блок 3 управления. Такая схема установки элементов АБС имеет более низкую чувствительность и обеспечивает меньшую эффективность торможения автомобиля.

Схемы установки АБС на автомобиле:
а — с датчиками на каждом колесе; б— с одним датчиком; 1— модулятор; 2 — датчик; 3 — блок управления

В двухконтурном гидравлическом тормозном приводе высокого давления  АБС регулирует торможение всех колес автомобиля.

Двухконтурный тормозной гидропривод с АБС:
1— датчик; 2 — модулятор; 3 — блок управления; 4 — гидроаккумулятор; 5 и 6 — клапаны; 7 —
насос; 8— бачок

В двухконтурномпневматическом тормозном приводе АБС регулирует торможение только задних колес автомобиля.

Двухконтурный тормозной пневмопривод с АБС:
1— блок управления; 2 — датчик; 3 — модулятор

Модулятор работает по трехфазному циклу:

     нарастание давления сжатого воздуха, поступающего из воздушного баллона в тормозные камеры колес автомобиля, — тормозной момент на задних колесах возрастает;

     сброс давления воздуха, поступление которого в тормозные камеры прерывается и он выходит наружу — тормозной момент на колесах уменьшается;

     поддержание давления сжатого воздуха в тормозных камерах на постоянном уровне — тормозной момент на колесах поддерживается постоянным.

Затем блок управления дает команду на нарастание давления, и цикл повторяется. Электронные АБС, имея сложную конструкцию и высокую стоимость, не всегда обеспечивают достаточную надежность в работе. На автомобилях иногда применяют более простые и менее дорогие (почти в 5 раз) механические и электромеханические АБС, хотя они и имеют недостаточные чувствительность и быстродействие.

Схемы АБС электромеханической (а) и механической (б) для диагонального тормозного гидропривода:
1— маховичок; 2 — вал; 3 — шестерня; 4 — втулка; 5 — сухарь; 6 и 7 — пружины; 8 —микровыключатель; 9 — рычаг; 10 — ось; 11 — толкатель; 12 — АБС; 13— регулятор

Смотрите также раздел: Электроника в управлении трансмиссией: Управление антиблокировочной системой