Принцип работы тормозной системы

Принцип работы тормозной системы рассмотрен на примере гидравлической рабочей системы.

При нажатии на педаль тормоза нагрузка передается к усилителю, который создает дополнительное усилие на главном тормозном цилиндре. Поршень главного тормозного цилиндра нагнетает жидкость через трубопроводы к колесным цилиндрам. При этом увеличивается давление жидкости в тормозном приводе. Поршни колесных цилиндров перемещают тормозные колодки к дискам (барабанам).

При дальнейшем нажатии на педаль увеличивается давление жидкости и происходит срабатывание тормозных механизмов, которое приводит к замедлению вращения колес и поялению тормозных сил в точке контакта шин с дорогой. Чем больше приложена сила к тормозной педали, тем быстрее и эффективнее осуществляется торможение колес. Давление жидкости при торможении может достигать 10-15 МПа.

При окончании торможения (отпускании тормозной педали), педаль под воздействием возвратной пружины перемещается в исходное положение. В исходное положение перемещается поршень главного тормозного цилиндра. Пружинные элементы отводят колодки от дисков (барабанов). Тормозная жидкость из колесных цилиндров по трубопроводам вытесняется в главный тормозной цилиндр. Давление в системе падает.

Эффективность тормозной системы значительно повышается за счет применения систем активной безопасности автомобиля.

1. Назначение и общее устройство запасной тормозной системы;

Запасная тормозная системаиспользуется при отказе и неисправности рабочей системы. Она выполняет аналогичные функции, что и рабочая система. Запасная тормозная система может быть реализована в виде специальной автономной системы или части рабочей тормозной системы (один из контуров тормозного привода).

1. Электромеханический стояночный тормоз;

Электромеханический стояночный тормоз (Electromechanical Parking Brake, EPB) является современной конструкций стояночной тормозной системы, в которой используется электромеханический привод тормозных механизмов.

Электромеханический стояночный тормоз выполняет следующие функции:

удержание автомобиля на месте при стоянке;

аварийное торможение при движении автомобиля;

удержание автомобиля при трогании на подъеме.

Система EPB устанавливается на задние колеса автомобиля. Электромеханический стояночный тормоз включает тормозной механизм, тормозной привод и электронную систему управления. В системе используются штатные тормозные механизмы, конструктивные изменения внесены в рабочие цилиндры.

Тормозной привод устанавливается на суппорте тормозного механизма. Тормозной привод преобразует электрическую энергию бортовой сети в поступательное движение тормозных колодок. Для выполнения возложенных функций привод включает следующие конструктивные элементы: электродвигатель, ременную передачу, планетарный редуктор и винтовой привод.

Все элементы находятся в одном корпусе. Вращательное движение электродвигателя через ременную передачу передается на планетарный редуктор. Применение планетарного редуктора обусловлено снижением уровня шума, массы привода, а также существенной экономией пространства. Редуктор осуществляет перемещение винтового привода, который в свою очередь обеспечивает поступательное движение поршня тормозного механизма.

Электронная система управления стояночным тормозом объединяет входные датчики, блок управления и исполнительные механизмы.

К входным датчикам относятся кнопка включения тормоза, датчик уклона, датчик педали сцепления. Кнопка включения располагается на центральной консоли автомобиля. Датчик уклона интегрирован в блок управления. Датчик педали сцепления расположен на приводе сцепления и фиксирует два параметра – положение и скорость отпускания педали сцепления.

Блок управления преобразует сигналы датчиков в управляющие воздействия на исполнительные устройства. В своей работе блок управления взаимодействует с системой управления двигателем исистемой курсовой устойчивости ESP.

В роли исполнительного механизма системы управления выступает электродвигатель привода.

Работа электромеханического стояночного тормоза носит циклический характер: включение – выключение.

Включение стояночного тормоза производится нажатием кнопки на центральной консоли. При этом активируется электродвигатель, который посредством редуктора и винтового привода производит притягивание тормозных колодок к тормозному диску. Тормозной диск жестко фиксируется.

Выключение электромеханического стояночного тормозапроизводится автоматически при трогании автомобиля с места. Предусмотрено выключение тормоза вручную при нажатой педали тормоза. При выключении стояночного тормоза блок управления анализирует следующие параметры: величину уклона, положение педали газа (от блока управления двигателем), положение и скорость отпускания педали сцепления.

Это позволяет производить своевременное выключение стояночного тормоза, в том числе выключение с временной задержкой, предотвращающее откатывание автомобиля при трогании на подъеме.

1. Общее устройство тормозной системы с гидравлическим приводом;

Гидравлический привод является основным типом привода в рабочей тормозной системе. Конструкция гидравлического привода включает тормозную педаль, усилитель тормозов, главный тормозной цилиндр, колесные цилиндры, соединительные шланги и трубопроводы.

Тормозная педаль передает усилие от ноги водителя на главный тормозной цилиндр. Усилитель тормозов создает дополнительное усилие, передоваемое от педали тормоза. Наибольшее применение на автомобилях нашел вакуумный усилитель тормозов.

Главный тормозной цилиндр создает давление тормозной жидкости и нагнетает ее к тормозным цилиндрам. На современных автомобилях применяется сдвоенный (тандемный) главный тормозной цилиндр, который создает давление для двух контуров. Над главным цилиндром находится расширительный бачок, предназначенный для пополнения тормозной жидкости в случае небольших потерь.

Колесный цилиндр обеспечивает срабатывание тормозного механизма, т.е. прижатие тормозных колодок к тормозному диску (барабану).

Для реализации тормозных функций работа элементов гидропривода организована по независимым контурам. При выходе из строя одного контура, его функции выполняет другой контур. Рабочие контура могут дублировать друг-друга, выполнять часть функций друг-друга или выполнять только свои функции (осуществлять работу определенных тормозных механизмов). Наиболее востребованной является схема, в которой два контура функционируют диагонально.

На современных автомобилях в состав гидравлического тормозного привода включены различные электронные системы:антиблокировочная система тормозов, усилитель экстренного торможения, система распределения тормозных усилий,электронная блокировка дифференциала.

1. Работа вакуумного усилителя и тормозных механизмов;

Вакуумный усилитель тормозов является самым распространенным видом усилителя, который применяется в тормозной системесовременного автомобиля. Он создает дополнительное усилие на педали тормоза за счет разряжения. Применение усилителя значительно облегчает работу тормозной системы автомобиля, и тем самым уменьшает усталость водителя.

Конструктивно вакуумный усилитель образует единый блок сглавным тормозным цилиндром и включает корпус, диафрагму, следящий клапан, толкатель, шток поршня главного тормозного цилиндра, возвратную пружину.

Корпус усилителя разделен диафрагмой на две камеры. Камера, обращенная к главному тормозному цилиндру, называется вакуумной. Противоположная к ней камера (со стороны педали тормоза) – атмосферная.

Вакуумная камера через обратный клапан соединена с источником разряжения. В качестве источника разряжения обычно используется область в впускном коллекторе двигателя после дроссельной заслонки. Для обеспечения бесперебойной работы вакуумного усилителя на всех режимах работы автомобиля в качестве источника разряжения может применяться вакуумный электронасос. На дизельных двигателях, где разряжение во впускном коллекторе незначительное, применение вакуумного насоса является обязательным. Обратный клапан разъединяет вакуумный усилитель и источник разряжения при остановке двигателя, а также отказе вакуумного насоса.

Атмосферная камера с помощью следящего клапана имеет соединение:

· в исходном положении - с вакуумной камерой;

· при нажатой педали тормоза - с атмосферой.

Толкатель обеспечивает перемещение следящего клапана. Он связан с педалью тормоза.

Со стороны вакуумной камеры диафрагма соединена со штоком поршня главного тормозного цилиндра. Движение диафрагмы обеспечивает перемещение поршня и нагнетание тормозной жидкости к колесным цилиндрам.

Возвратная пружина по окончании торможения перемещает диафрагму в исходное положение .

Для эффективного торможения в экстренной ситуации в конструкцию вакуумного усилителя тормозов может быть включена система экстренного торможения, представляющая собой дополнительный электромагнитный привод штока.

Дальнейшим развитием вакуумного усилителя тормозов является т.н.активный усилитель тормозов. Он обеспечивает работу усилителя в определенных случаях и, следовательно, нагнетание давления без участия водителя. Активный усилитель тормозов используется всистеме ESP для предотвращения опрокидывания и ликвидации избыточной поворачиваемости.

Принцип действия вакуумного усилителя тормозов основан на создании разности давлений в вакуумной и атмосферной камерах. В исходном положении давление в обеих камерах одинаковое и равно давлению, создаваемому источником разряжения.

При нажатии педали тормоза усилие через толкатель передается к следящему клапану. Клапан перекрывает канал, соединяющий атмосферную камеру с вакуумной. При дальнейшем движении клапана атмосферная камера через соответствующий канал соединяется с атмосферой. Разряжение в атмосферной камере снижается. Разница давлений действует на диафрагму и, преодолевая усилие пружины, перемещает шток поршня главного тормозного цилиндра.

Конструкция вакуумного усилителя обеспечивает дополнительное усилие на штоке поршня главного тормозного цилиндра пропорциональное силе нажатия на педаль тормоза. Другими словами, чем сильнее водитель нажимает на педаль, тем эффективнее будет работать усилитель.

При окончании торможения атмосферная камера вновь соединяется с вакуумной камерой, давление в камерах выравнивается. Диафрагма под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение.

Максимальное дополнительное усилие, реализуемое с помощью вакуумного усилителя тормозов, обычно в 3-5 раз превышает усилие от ноги водителя. Дальнейшее повышение величины дополнительного усилия достигается увеличением числа камер вакуумного усилителя, а также увеличением размера диафрагмы.

1. Тормозные жидкости, их виды, состав и правила применения; ограничения по смешиванию различных типов тормозных жидкостей;

Для того, чтобы остановить транспортное средство, неважно, будет это велосипед или дрезина, а может быть, суперсовременный болид, необходимо чтобы в определенной точке системы было создано усилие, препятствующее дальнейшему передвижению.

В случае с рельсовым транспортом, это могут быть колодки, опускающиеся на рельс, если же речь идет об автомобилях, то здесь работа ведется с тормозными дисками.

На самом деле существует большое количество способов передать энергию к определенной точке рамы или кузова. Начиная от простейших механических и заканчивая сложными контурами, использующими мощность сжатого воздуха. Однако, все эти варианты, либо не слишком надежны, либо не обладают достаточно гибкостью и эффективностью и поэтому наибольшее распространение получили гидравлические тормоза.

Если вспомнить цитату из школьного учебника по физике, то становится понятным, что жидкость несжимаема, а газ может изменять свой объем в несколько раз. Таким образом, получается, что для передачи усилия оптимальным вариантом является именно жидкостный. Только не совсем ясно, почему необходима специальная тормозная жидкость. Не проще ли залить обычную воду?

На самом деле, основная проблема заключается в температуре кипения. Ведь для разных составов этот показатель изменяется довольно существенно, да и внешние условия определенным образом влияют на рабочий процесс. Если представить себе поэтапно процесс торможения, то после того, как колодки коснулись диска или барабана, энергия движения начинает преобразовываться в тепловую, передаваясь всей конструкции, в том числе, поглощаясь тормозной жидкостью, способной, в свою очередь вскипеть. А во время кипения, становясь паром, она может резко изменить свои свойства, что вполне возможно приведет к катастрофическим последствиям.

Именно поэтому, маркировка и характеристика тормозной жидкости были в свое время приведены к единому стандарту, носящему название учреждения, предложившего такую градацию – Американского департамента транспорта, а сокращенно DOT.

Необходимо отметить, что на сегодняшний день выпускается несколько типов тормозной жидкости, маркировка и характеристика которой отличаются друг от друга. Это DOT 3, 4, 5, 5.1, 4.1, 4.5 – могут также встречаться буквенные характеристики. Иногда предлагаются составы специальным образом подготовленные к работе в системах с антиблокировочным механизмом. Однако, главное отличие – это состав используемых компонентов, а именно, вещества, определяющего основные свойства тормозной жидкости. Если маркировка тормозной жидкости следующая – 3, 4, 5.1, то, значит, использован полиэтиленгликоль или полиалкиленгликоль. Разница будет в присадках, которые позволяют получать более высокую температуру кипения и низкую вязкость.

А вот характеристика тормозной жидкости DOT 5 несколько иная, чем у предыдущих составов – дело в том, что здесь основной является силиконовая составляющая. И если смешать эти составы, то за очень короткий срок получившая смесь разъедает все уплотнители. Поэтому, решившись заменить имеющуюся жидкость на DOT 5, необходимо сначала тщательно промыть, а затем и высушить всю систему.

Итак, необходимо подвести итоги и определить, как же все-таки различаются маркировки и характеристики тормозной жидкости? В первую очередь есть зависимость от повышения коэффициента – а именно DOT3 кипит гораздо раньше, чем DOT4 и уж тем более, чем составы с более высокими коэффициентами. А значит, по определению такой состав будет более опасным в критических ситуациях, делая тормозную систему непредсказуемо ненадежной. Но для велосипедного транспорта или других, не слишком тяжелых мобильных средств, данный вариант станет незаменимым помощником, так что в продаже встречаются и такие составы.

Далее следует рассмотреть 4 и 5.1 растворы, которые, по сути, являются улучшенными копиями DOT3 – их можно смело использовать друг с другом, заменяя без особых опасений.

Промежуточные решения – 4.5 или 4+ это всего лишь маркетинговые ходы производителей. Не стоит обращать внимание на кричащие надписи, ведь это нестандартное использование присадок. Конечно, вреда при соблюдении технологии от них нет, но и особого эффекта также незаметно.

Отдельно нужно упомянуть о сроках службы. Если для обычной жидкости – это 2-3 года, за которые состав может поглотить 3.5% влаги из окружающего воздуха, становясь минимально эффективным, то силиконовый раствор DOT5 лишен подобного недостатка и служит в течении 10-12 лет, а это очень длинный период. Однако, из-за того, что попадающая влага не смешивается с тормозной жидкостью, может произойти неприятная ситуация, а именно, при слишком низких температурах вода собирается в самых близких к уровню пола точках и замерзает. Естественно, это все негативно отражается на работе системы в целом. Однако, подобные неприятности скорее исключения из общего правила.

Рекомендации по подбору жидкости, в зависимости от маркировки следующие. Конечно, можно использовать дорогие силиконовые составы на велосипедах или скутерах, однако особого эффекта эта замена не дает. То есть, если есть время и деньги – пожалуйста, промывайте систему и наслаждайтесь осознанием собственной эксклюзивности. Главное не забывать о том, чтобы на очередь техобслуживании не добавили состава с другой основой. Иначе, предстоит серьезная чистка системы.

А вот менять жидкость, рекомендованную производителем на состав с меньшим индексом, категорически не рекомендуется. Конечно же, новый состав по своим характеристиками не будет уступать отработанному более высокого класса, однако, в самый неподходящий момент может произойти что-либо трагическое.

Так что основной совет – это использование той жидкости, которая заливается на заводе, либо, в крайнем случае, её качественного аналога.