Устройство тормозной системы легкового автомобиля

Безопасность автомобиля обеспечивается наличием тормозного управления. Тормозное оборудование, в соответствии с техническими требованиями, применяющимися в странах ЕЭС, должно включать следующие тормозные системы (ТС):

• основная, или рабочая, которая должна обеспечивать замедление легкового автомобиля, движущегося со скоростью до 80 км/ч, при усилии нажатия на педаль до 50 кг - не ниже 5,8 м/с2;
• вспомогательная, или аварийная, которая обеспечивает замедление автомобиля не ниже 2,75 м/с2;
• стояночная, которая технически может совмещаться с аварийной.

Основная система

Современные легковые автомобили оборудованы основными ТС, состоящими из тормозных механизмов и тормозного гидропривода. При нажатии ногой на тормозную педаль мышечное усилие передается на главный тормозной цилиндр. Это устройство имеет поршень, при движении которого увеличивается давление в гидравлических тормозных трубках, идущих к каждому колесу. На каждом колесе автомобиля давление тормозной жидкости воздействует на поршень тормозного механизма, в результате чего выдвигаются тормозные колодки, которые прижимаются к тормозному диску или тормозному барабану. Сила трения замедляет вращение колес, а соответственно, и движение автомобиля.

Рис 1. Схема гидропривода тормозной системы
1 - тормозные цилиндры передних колес; 2 - трубопровод передних тормозов; 3 - трубопровод задних тормозов; 4 - тормозные цилиндры задних колес; 5 - бачок главного тормозного цилиндра; 6 - главный тормозной цилиндр; 7 - поршень главного тормозного цилиндра; 8 - шток; 9 - педаль тормоза

Гидропривод основной ТС состоит из:

• главного тормозного цилиндра (обычно комплектуется вакуумным усилителем, но может устанавливаться и без него);
• регулятора давления задних тормозных механизмов;
• рабочего контура (трубка диаметром 4-8 миллиметров).

Рабочий контур служит для соединения между собой устройств гидропривода и тормозных механизмов. Главный тормозной цилиндр (сокращенно - ГТЦ) используется для преобразования усилия, прилагаемого водителем к тормозной педали, в избыточное давление гидравлической жидкости, а также распределения давления по рабочим контурам. Емкость для запаса тормозной жидкости крепится на ГТЦ или отдельно. На большинстве автомобилей вместе с ГТЦ устанавливают вакуумные усилители, увеличивающие силу давления в тормозной системе. Этот усилитель (рисунок 2) конструктивно подсоединен к главному тормозному цилиндру. Основной частью усилителя является специальная камера, разделенная резиновой диафрагмой на два объема. Одна часть связана с впускным коллектором двигателя, в котором создается разрежение, а другая - с атмосферой. Благодаря перепаду давлений и большой площади диафрагмы, дополнительное усилие при нажатии на педаль тормоза может доходить до 30 - 40 килограммов и более. Это существенно облегчает работу водителя во время торможений и способствует сохранению его работоспособности на длительное время.

Рис 2. Схема вакуумного усилителя тормозов
1 - главный тормозной цилиндр; 2 - корпус вакуумного усилителя; 3 - диафрагма; 4 - пружина; 5 - педаль тормоза

Регулятор снижает давление в цилиндрах тормозных механизмов на задних колесах. Во время торможения инерция движущегося автомобиля и направленная в противоположную сторону сила трения (прилагаемая ниже центра тяжести транспортного средства) создают опрокидывающий момент. Более мягкая передняя подвеска в результате "проседает", задние колеса, наоборот, "разгружаются". В силу этого даже при не слишком резком, но интенсивном торможении могут блокироваться задние колеса, что иногда приводит к заносу машины. В зависимости от перемены расстояния между кузовом автомобиля и элементами задней подвески (продольного наклона кузова) сила давления в приводе задних тормозов относительно передних ограничивается. В результате чего удается избежать блокировки задних колес или же она возникает намного позже (в зависимости от загруженности и скорости замедления автомобиля).

Вспомогательная система

Рабочий тормозной контур, согласно нормативным требованиям ЕЭС, должен разделяться на два: основной и вспомогательный. В случае, если система исправна, работают оба контура, а при разгерметизации одного из них - другой обеспечивает торможение, работая в аварийном режиме. Наиболее распространенными являются три типа разделения рабочих контуров (рисунок 3):

• 2 + 2 тормозных механизмов, подключенные параллельно (передние + задние);
• 2 + 2 тормозных механизмов, подключенные диагонально (левый передний + правый задний и т. п.);
• 4 + 2 тормозных механизма (один контур объединяет тормозные механизмы всех четырех колес, а в другой включены только два передних).

Рис 3. Схема вариантов компоновки гидропривода:
1 - главный тормозной цилиндр с вакуумным усилителем; 2 - регулятор давления жидкости в задних тормозных механизмах; 3-4 - рабочие контуры.

Стояночная система

У стояночной тормозной системы имеется механический привод, за редким исключением, на задние колеса. От рычага стояночного тормоза тонким тросом идет к задним тормозным механизмам, в которых установлено устройство, прижимающее к барабану (диску) штатные либо дополнительные (стояночные) колодки. Регулировку стояночного тормоза обычно производят с помощью эксцентрика на тормозном механизме, а также регулировочной гайкой штока приспособления, соединяющего приводной трос и рычаг, или методом изменения места расположения рычага в салоне автомашины.

Рис 4. Схема действия дискового тормозного механизма
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 (рисунок 4) состоит из:

• суппорта;
• тормозных цилиндров (двух или одного);
• тормозного диска;
• двух тормозных колодок.

Суппорты крепятся на поворотных кулаках передних колес автомобиля. В суппорте находятся оба тормозных цилиндра и пара тормозных колодок. Колодки находятся с обеих тормозного диска, который вращается вместе колесом, закрепленном на нем. Когда водитель давит на педаль тормоза, под воздействием тормозной жидкости поршни начинают выдвигаться из цилиндров и прижимать тормозные колодки к поверхности диска. Когда же водитель отпускает педаль, и колодки, и поршни отодвигаются обратно из-за небольшого «биения» диска. В отличие от барабанных, дисковые тормоза очень просты в обслуживании. Замена тормозных колодок в этих механизмах не доставит больших хлопот даже новичку.

Преимущества дисковых тормозов:

• характеристики дисковых тормозов не теряют стабильности при воздействии повышенной температуры, а у барабанных эффективность снижается;
• температурная стойкость дисков гораздо выше, в том числе и потому, что диски лучше охлаждаются (некоторые типы тормозных дисков не монолитные, а полые внутри с отверстиями для лучшей вентиляции);
• большая эффективность торможения уменьшает тормозной путь;
• ниже вес и меньше размеры;
• увеличивается чувствительность тормозов;
• уменьшается время срабатывания;
• изношенные колодки легко заменяются, тогда как на барабанных приходится тратить усилия и время на подгонку колодок, прежде чем одеть барабаны;
• примерно 70% кинетической энергии автомашины гасится передними тормозами, при наличии и задних дисковых тормозов нагрузка на передние диски снижается;
• температурные расширения на качество контакта тормозных поверхностей не влияют.

Рис 5. Схема действия барабанного тормозного механизма
1 - тормозной барабан; 2 - тормозной щит; 3 - рабочий тормозной цилиндр; 4 - поршни рабочего тормозного цилиндра; 5 - стяжная пружина; 6 - фрикционные накладки; 7 - тормозные колодки

Барабанный тормозной механизм (рисунок 5) включает следующие компоненты:

• тормозной щит;
• тормозной цилиндр;
• две тормозные колодки;
• стяжные пружины;
• тормозной барабан.

Тормозной щит жестко крепится к балке заднего моста, а на щите установлен рабочий тормозной цилиндр. В результате нажатия на тормозную педаль поршни в цилиндре раздвигаются и давят на верхние части тормозных колодок. Колодки, изготовленные в форме полуколец, своими накладками прижимаются к внутренней поверхности тормозного барабана, который вращается при движении автомобиля вместе с колесом, которое на нем и закреплено. Торможение колеса осуществляется за счет силы трения, возникающей при контакте между барабаном и накладками колодок. Когда водитель отпускает педаль тормоза, стяжные пружины возвращают колодки на прежние позиции.

Основные преимущества барабанных тормозов:

• невысокая стоимость и простота изготовления;
• эффект механического самоусиления. Вследствие того, что нижние части тормозных колодок связаны между собой, трение передней колодки о барабан усиливает прижатие к поверхности барабана задней колодки. Данный эффект способствует многократному росту тормозного усилия, передаваемого от водителя, и быстрому повышению тормозящего действия при увеличении давления на педаль.