Какие тормозные системы используются сегодня

6

Какие существуют современные тормозные системы для автомобилей

Инженеры справедливо называют тормозную систему автомобиля основной составляющей любого транспортного средства. Задачей этого устройства является обеспечение безопасности во время движения. Имея в распоряжении тормоз, водитель может вовремя замедлить ход, либо же остановить машину полностью. Дополнительные системы активно помогают при езде и во время стоянки транспорта. Если изучить исключительно механические компоненты, ничего сложного в системе торможения вы не увидите. Она состоит преимущественно из привода и исполнительных механизмов. Этот принцип устройства применяется на всех тормозах. Но современные автомобили пошли намного дальше. Производители начали использовать вспомогательные системы, с помощью которых удалось повысить эффективность работы тормозов.

Для начала нужно познакомиться с видами тормозных систем, которые используются на транспортных средствах. Тормоза используются с самого появления первых машин. Тогда конструкция была предельно простая и примитивная. Но и её хватало для обеспечения эффективного торможения из-за малой максимальной скорости. Но постепенно машины становились быстрее. Это заставило производителей разрабатывать более действенные и сложные тормозные механизмы. Если говорить о разновидностях, то классификация тормозных систем для автомобилей предусматривает несколько разных решений в зависимости от:

• назначения;
• привода;
• рабочих механизмов.

Поскольку в торможении принимает участие целый ряд элементов и агрегатов, нужно понять, чем системы друг от друга отличаются.

Назначение

Начнём с назначений и типов тормозных систем. Легковые машины предусматривают использование рабочего и стояночного тормоза. В роли дополнительных устройств выступают резервные и горные системы торможения. Рабочий тип тормозной системы легковых автомобилей замедляет движение транспорта и позволяет полностью остановиться. Особенностью является то, что интенсивность снижения скорости напрямую зависит от того, как сильно водитель нажимает на соответствующую педаль. Название стояночного тормоза говорит само за себя. С его помощью машина блокирует любые возможные перемещения, находясь на стоянке. Колёса обездвиживаются, а потому исключается произвольное движение, которое может возникнуть при нахождении ТС на каком-нибудь склоне.

Резервные или аварийные тормоза служат в качестве вспомогательного механизма на тот случай, когда ломается основной агрегат. У большинства легковых машин запасной аварийный тормоз преимущественно отсутствует, а вместо него эта роль передаётся стояночной системе. Горные тормоза актуально применять в конструкции грузовых машин. Такая система позволяет принудительно сбросить обороты двигателя, когда грузовой транспорт движется с горы. Так замедляется движение авто без применения основного рабочего тормоза. Это полезное решение, поскольку исключается перегрев и предотвращается возможный отказ главной системы.

Привод

Также тормозные системы различают в зависимости от того, какой тип привода на каждой из них используется. Задачей привода является передача усилия рабочих механизмов, либо же выполнение тех или иных действий с компонентами системы, отвечающей за торможение. Привод бывает:

• механическим;
• гидравлическим;
• пневматическим;
• комбинированным.

В механических системах воздействие на рабочие узлы осуществляется с помощью тяг, рычагов и специальных тросов. В обычных тормозах этот привод практически не применяется. Зато часто оказывается в составе стояночного тормоза. Гидравлические приводы являются наиболее распространёнными при создании легковых машин. Основой его работы является физическое свойство жидкости, которое заключается в её несжимаемости. С её помощью усилие довольно легко передаётся на рабочие механизмы, а потому водителю не приходится сильно давить на педаль.

Пневматический привод получил широкое распространение в конструкции грузовых машин. Рабочим телом тут является сжатый воздух, нагнетание которого осуществляется за счёт использования компрессора. Когда водитель давит на педаль, открываются специальные каналы. По ним воздух идёт в камеры, непосредственно связанными с рабочими тормозными механизмами. Комбинированный привод актуален для спецтехники. Особенностью системы является одновременное использование разных приводов. На легковых машинах не устанавливается.

Рабочие механизмы

Рабочий механизм нужен для того, чтобы оказывать воздействие на автомобильные колёса, замедляя скорость их вращения. Потому это главные компоненты всей системы. Их делят на ленточные, дисковые и барабанные. Ленточные механизмы практически не применяются. Единственным исключением является спецтехника. Суть заключается в том, что на ось, предназначенную для передачи вращений на колёса, устанавливается барабан с лентой. Когда водитель тормозит, лента натягивается, и за счёт силы трения скорость вращения барабана падает. Дисковые механизмы оказались самыми распространёнными среди легковых транспортных средств. Основным элементом является диск, который жёстко фиксируют на ступице колеса.

Привод имеет непосредственную связь с суппортом, стоящем на диске торможения. Здесь имеются колодки фрикционного типа. Когда нажимается педаль, колодка прижимается к диску, и сила трения способствует замедлению. Если система барабанная, тогда место диска занимает барабан, установленный на ступицу. Внутри барабана есть пара колодок, которые имеют форму полумесяца. Их монтируют на неподвижную часть ступицы. Когда происходит торможение, этот провод разжимает колодки, после чего они начинают прижиматься к барабану, тем самым замедляя скорость его вращения.

Преимущества и недостатки

Поскольку о ленточных приводах говорить не имеет смысла, стоит обсудить сильные и слабые стороны дисковых и барабанных тормозных систем. К достоинствам дисковых решений относят следующие моменты:

• высокий уровень эффективности;
• небольшой вес;
• компактные размеры;
• низкая температура гидравлической жидкости при работе;
• высокие показатели надёжности;
• стабильность.

При этом дисковые тормоза недостаточно хорошо защищены от грязи, которая способна негативно повлиять на работоспособность всей системы. Что же касается барабанных аналогов, то их преимуществами являются:

1. Большие показатели усилия. Это позволяет эффективно использовать барабаны на больших машинах и грузовиках, поскольку их масса внушительная, а потому дисковыми тормозами останавливать подобные транспортные средства сложнее.
2. Длительный срок службы. Внутрь привода не проникает грязь, а потому накладки изнашиваются с меньшей интенсивностью.
3. Доступная цена. Это касается покупки и обслуживания.

Но не всё так идеально с барабанными тормозами. Нельзя забывать про медленную скорость из реакции на нажатие педали, а также вероятность залипания тормозных колодок. Такое происходит, если машину в условиях сильной жары или чрезмерного холода оставляют на улице с включённым ручным тормозом.

Системы безопасности

Современные автомобили оснащаются дополнительным оборудованием, которое призвано повысить безопасность и поднять эффективность основных тормозных механизмов. Многие знают о том, что такое антиблокировочная тормозная система и зачем она нужна. Впервые о ней на практике узнали в 1978 году, когда компания Bosch разработала новинку и запустила её в производство. Тормозная система АБС предназначена для предотвращения блокировки автомобильных колёс, когда водитель резко нажимает на педаль и тормозит. Это позволяет машине сохранять устойчивость даже при условии экстренной остановки. Плюс АБС способствует сохранению управляемости транспортным средством. Но современные тенденции и увеличение скоростей заставили производителей придумывать новые решения для обеспечения надлежащей безопасности. Помимо АБС, которая стала уже стандартным решением на всех машинах, добавили ещё несколько новых систем. А именно:

• Brake Assist;
• Dynamic Brake Control;
• Cornering Brake Control;
• Electronic Brake Force Distribution.

Все эти вспомогательные, но очень полезные дополнительные системы торможения называют сокращённо BA (BAS или EBS), DBC, CBC и EBD.

Чтобы повысить эффективность, после внедрения АБС начали использовать дополнительно тормозные системы EBS. На некоторых автомобилях её называют просто BA или BAS. От названия суть не меняется. Система направлена на снижение времени, необходимого для срабатывания тормозной системы. АБС позволяет максимально повысить эффективность торможения, если педаль тормоза выжата полностью. Но она не активируется, когда педаль нажимают слабо. Усилитель срабатывает в определённых ситуациях и обеспечивает аварийное торможение, если водитель резко жмёт на педаль, но ему не удаётся приложить достаточное усилие. Система измеряет, как быстро и с каким приложенным усилием осуществляется нажатие. Если это нужно, автоматически и моментально увеличивается давление внутри системы торможения до максимальных значений.

Чтобы реализовать такую задумку, в пневмоусилители вмонтировали датчик скорости, который следит за перемещением штока, и электромагнитный тип привода. Когда от датчика поступает сигнал об очень быстром перемещении штока, то есть водитель резко надавить на педаль, включается электромагнит и повышает величину воздействующей на шток силы. Именно это позволяет снизить время торможения, порой спасая водителю жизнь. Современные системы EBS способны запоминать особенности работы с тормозами водителя в обычном режиме, тем самым распознаётся экстренное торможение. Наличие EBS возможно только при условии присутствия на автомобиле ABS, поскольку они тесно взаимодействуют друг с другом.

Если говорить коротко, то EBS служит для додавливания педали тормоза, благодаря чему активируется система ABS. Но при этом EBS не способна распределять усилия на разные колёса. Сейчас ведутся активные разработки усовершенствованной версии этой тормозной системы, позволяющей совместно работать с круиз-контролем, распознавать автоматически препятствия впереди и помогать в сокращении тормозного пути. Специалисты из компании Bosch уверены, что новинка окажется ещё эффективнее стандартного Brake Assist.

Авторами этой системы торможения выступают инженеры немецкой компании BMW. Чем-то решение напоминает рассмотренный ранее BA. Но немецкая система помогает ускорять и дополнительно усиливать рост давления в приводе тормоза автомобиля при экстренной остановке. Даже если водитель прикладывает небольшое усилие, тормозной путь сокращается до минимума. Автоматическая система считывает информацию о скорости повышения давления и усилии, которое прикладывает водитель. Так компьютер определяет, является ли ситуация опасной. Если да, незамедлительно давление возрастает до максимума, что и позволяет машине затормозить быстрее.

Дополнительно блок управлением считывает данные о скорости движения о степени износа тормозов. DBC основана на принципе гидравлического усиления, в отличие от конкурентов, где применяется вакуумный принцип. Практика показывает, что гидравлика способствует лучшему и более точно распределяемому тормозному усилию при экстренных и аварийных остановках автотранспорта. Электроника DBC напрямую связана с системой стабилизации и ABS.

Эту систему разработали также баварские специалисты из BMW ещё в 1997 году. Когда авто начинает тормозить, задние колёса на машине разгружаются. Если это торможение происходит в повороте, заднюю ось может занести, поскольку растёт нагрузка на переднюю часть. CBC тесно связана с ABS. Их совместная работа позволяет предотвращать возможный снос задней оси, когда водитель начинает тормозить на входе в поворот. Система оптимально распределяет тормозные усилия. В итоге занос не происходит, даже если водитель плотно и резко зажимает педаль тормоза. Сигналы, идущие от датчиков ABS, передаются на CBC. Также определяется скорость, с которой вращаются колёса. Эти данные позволяют регулировать рост тормозного усилия для каждого из цилиндров. Происходит это так, чтобы нарастание происходило интенсивнее на внешнем переднем колесе, если смотреть относительно поворота. Такой принцип действия позволяет предотвращать заносы. На автомобилях система работает постоянно, но это остаётся незаметным для водителей. Хотя польза от подобного решения огромная.

Много говорится о системе распределения тормозных усилий EBD, но не каждый точно понимает, что это такое. EBD расшифровывается как электронная система распределения тормозных усилий. Из этого уже становится примерно понятно, какие функции и задачи выполняет система. В автомобилях это решение используется для того, чтобы перераспределять усилия от тормозов между задними и передними колёсами. Плюс система распределения тормозного усилия, или просто EBD, помогает в грамотном автоматическом перенаправлении между левой и правой стороной транспортного средства, опираясь не текущие условия передвижения. ЕБД входит в состав традиционной системы ABS, оснащённой электронным управлением.

Когда машина движется прямолинейно и начинает тормозить, нагрузка перераспределяется. А именно нагружаются передние колёса, а задние наоборот разгружаются. Если у задних тормозов будет аналогичное усилие, как и впереди, значительно возрастёт вероятность возникновения блокировки на задних колёсах. Используя специальные датчики скорости, электронный управляющий блок ABS определяет нужный момент и регулирует усилие. Во многом грамотное распределение зависит от того, какую массу имеет перевозимый груз и как он располагается.

Также ЕБД оказывается полезной при торможении во время входа в повороты. Тогда происходит увеличение нагрузки на внешние колёса относительно поворота и разгрузка внутренних. Тем самым гарантируется защита от возможной блокировки. ЕБД ориентируется на сигналы датчиков, установленных на колёсах, а также датчиков замедления или ускорения. Это позволяет системе определить, какие условия нужно создать для безопасного торможения. Комбинируя разные клапаны, давление рабочей жидкости перераспределяется. В итоге в каждом из колёс отмечается разный показатель давления.

Современные тормозные механизмы сохранили свой изначальный принцип работы. Но новые разработки сумели значительно повысить их эффективность. Теперь машина не просто может затормозить. Она делает это аккуратно, избегая блокировки колёс, заносов и прочих неприятностей, которые могут возникнуть при необходимости экстренно сбросить скорость. Многие недооценивают значимость современных тормозных систем. Хотя именно они во многом помогают уверенно чувствовать себя на дорогах, входить в повороты на солидных скоростях и своевременно останавливаться перед выскочившим впереди препятствием. Наличие всех ассистов тормозной системы постепенно становится обязательным условием при производстве и продаже новых автомобилей. И это абсолютно правильное решение, направленное на повышение безопасности на дорогах и снижение количества аварийных ситуаций или дорожно-транспортных происшествий.

Тормозная система: в ответе за безопасность всех участников дорожного движения

Тормозная система: в ответе за безопасность всех участников дорожного движения

Автомобиль нужно не только разогнать и поддержать его скорость, но и остановить — за это отвечает тормозная система. О том, что такое тормозная система автомобиля, какие она выполняет функции, какие виды тормозных систем бывают, как они устроены и работают, читайте в данной статье.

Назначение тормозной системы автомобиля

Движущийся автомобиль обладает определенной кинетической энергией, и чем больше масса автомобиля, тем больше в нем запасается энергии. Для снижения скорости или полной остановки эту энергию необходимо у автомобиля «отнять». Наиболее просто достичь этого можно переводом кинетической энергии в энергию другого вида, например — в тепловую. Как это реализовать на практике? Например, с помощью сил трения — достаточно заставить колеса сильнее тереться о дорогу или иную поверхность, в результате кинетическая энергия перейдет в тепловую, а автомобиль остановится.

Именно эту задачу и решает тормозная система автомобиля: она за счет сил трения, возникающих в тормозном механизме, приводит к снижению скорости или полной остановке автомобиля. Также существует рекуперативное торможение (о котором мы писали ранее в статье «Система рекуперативного торможения»), но в нем используется тот же принцип преобразование кинетической энергии в энергию другого вида — например, в электрическую, за счет чего и происходит остановка транспортного средства.

Вообще, у тормозной системы есть не одна, а сразу две функции:

— Снижение скорости или полная остановка транспортного средства;
— Препятствие движению покоящегося транспортного средства.

За решение каждой из этих задач отвечают разные типы тормозных систем, о чем сказано ниже.

Типы и виды тормозных систем

Существует три типа тормозных систем по их применению:

— Рабочая тормозная система;
— Стояночный тормоз (или ручной тормоз);
— Запасная стояночная система.

Рабочая тормозная система — это основная система, которая используется во время движения автомобиля для снижения скорости и полной остановки, а также для кратковременного удержания автомобиля на месте до начала движения или до включения стояночного тормоза. Данная система присутствует на всех автомобилях.

Стояночный тормоз («ручник») — система, необходимая для удержания транспортного средства во время его стоянки, а также при остановке на горке и для начала движения на подъеме. Данный тормоз включается специальным рычагом, почему и получил название «ручник».

Запасная тормозная система дублирует основную, и при выходе последней из строя позволяет безопасно управлять автомобилем. Обычно в качестве запасной системы выступает один из контуров основной тормозной системы, но на некоторых транспортных средствах она выполняется в виде автономной системы.

Также тормозные системы можно разделить по типу используемых в них тормозных механизмов и приводов.

По типу тормозного механизма:

— С тормозными дисками;
— С тормозными барабанами;
— Комбинированные (на одной оси, обычно задней, устанавливаются барабанные тормоза, на другой — дисковые).

По типу привода:

— Системы с механическим приводом (чаще применяются на мотоциклах и компактных автомобилях, а также он повсеместно используется в стояночном тормозе);
— Системы с гидравлическим приводом (используются на большинстве современных автомобилей);
— Системы с пневматическим приводом (наиболее часто применяются на грузовых автомобилях);
— Системы с электромеханическим приводом;
— Комбинированные системы (в частности, гидравлические тормозные системы грузовых автомобилей часто дополняются пневматическим усилителем, который снижает усилие, необходимое для нажатия на педаль).

Ниже мы рассмотрим устройство дисковых и барабанных тормозных систем с гидравлическим приводом, которые на сегодняшний день являются наиболее распространенными в грузовых и легковых транспортных средствах.

Устройство и принцип действия тормозной системы

Как было сказано выше, тормозная система состоит из двух основных компонентов — тормозного механизма и тормозного привода. Тормозной механизм предназначен для непосредственно торможения автомобиля, а привод — для включения тормозного механизма.

Тормозной механизм, независимо от типа и устройства, имеет подвижный и неподвижный элемент. Первый вращается вместе с колесом, а второй закреплен на ступице, поэтому остается в покое. И именно трение между этими элементами вызывает снижение скорости и остановку автомобиля. В барабанном и дисковом тормозных механизмах подвижными являются, соответственно, барабан и диск, а неподвижными — колодки.

заднего тормозного механизма (барабанного); заднего колеса; ;
1. шток с поршнем;
2. тормозной бачок;
3. главный тормозной цилиндр; переднего тормозного механизма (дискового);
4. колесный тормозной цилиндр;
5. трубопровод передних колес;
6. трубопровод задних колес.

Барабанный тормоз. Этот тип тормозного механизма состоит из закрепленного на колесе барабане, внутри которого зафиксированы колодки и гидроцилиндры, прижимающие колодки к внутренней стороне барабана. Барабанные тормоза изобретены свыше 110 лет назад, однако они все еще применяются многими автопроизводителями для установки на задние колеса.

Дисковый тормоз. Состоит из закрепленного на колесе стального диска и суппорта с колодками. Колодки расположены таким образом, что они зажимают диск, как тиски — это и приводит к торможению автомобиля. Дисковые тормоза используются на автомобилях с 60-х – 70-х годов прошлого века, и на легковых машинах практически полностью вытеснили барабанные тормоза.

Основное преимущество дисковых тормозов заключается в том, что они меньше подвержены перегреву, так как колодки и сам диск лучше обдуваются воздухом, чем колодки в барабанном тормозе. С другой стороны, дисковые тормоза требуют приложения больших усилий, чем барабанные, поэтому они часто оснащаются пневматическим усилителем.

Привод тормозной системы необходим для передачи усилия от педали на тормозные механизмы. В гидравлическом приводе для этого используется жидкость, в механическом — стальные тросы.

Устройство гидравлического привода несложно, он содержит несколько элементов:

— Педаль тормоза;
— Главный тормозной цилиндр;
— Бачок с тормозной жидкостью;
— Колесные цилиндры (в дисковых тормозах обычно выполнены в суппортах);
— Гидравлические магистрали;
— Пневматический усилитель (не во всех автомобилях).

Принцип действия тормозной системы с гидравлическим приводом прост: при нажатии на педаль усилие передается на шток основного цилиндра, тормозная жидкость поступает в рабочие колесные цилиндры, которые приводят в движение колодки. При отпускании педали возврат колодок (как и самой педали) в исходное положение производится пружинами.

Обычно тормозная система выполняется многоконтурной, причем в каждом контуре есть свои главные и колесные цилиндры, поэтому выход из строя одного контура позволит безопасно управлять автомобилем.

В современных автомобилях имеются дополнительные системы, делающие торможение более эффективным. Наиболее известные из них — антиблокировочная система ABS, система блокировки дифференциала EDS, антипробуксовочная система ESP, система распределения тормоза EBD, усилитель экстренного торможения BAS и другие.

Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию тормозной системы

Тормозная система автомобиля — это, в первую очередь, безопасность, поэтому ей необходимо уделять самое серьезное внимание, своевременно производить техническое обслуживание и грамотно эксплуатировать. Есть несколько простых рекомендаций, которые помогут продлить срок службы тормозной системы, сделать ее более надежной и эффективной.

В первую очередь, необходимо следить за чистотой колодок и диска (или барабана), особенно опасны загрязнения пылью, песком и солью. Грязь в тормозах ухудшает их эффективность, а песок и подобные загрязнения приводят к усиленному (а к тому же и неравномерному) износу фрикционных накладок, диска и барабана. Поэтому тормозной механизм нужно регулярно чистить.

В теплое время года некоторую опасность представляют лужи — после проезда по воде эффективность тормозной системы снижается, поэтому тормозной механизм необходимо подсушить. Сделать это легко — нужно в движении несколько раз нажать на тормоз, колодки и диск (или барабан) нагреются, и вода быстрее испарится с них.

Неисправные тормоза необходимо как можно скорее ремонтировать. Это в равной степени относится и к приводу тормозов (могут выходить из строя магистрали, цилиндры и другие элементы), так и к тормозным механизмам. В частности, подлежат обязательной замене деформированные диски и барабаны. И, конечно же, необходимо менять колодки по мере их износа.

При установке новых колодок первые 200 км пробега рекомендуется аккуратно пользоваться тормозами, придерживаться спокойного стиля вождения и стараться полностью не выжимать педаль тормоза. Колодки и диск должны притереться, и только через 200-300 км пробега будет достигнута максимальная эффективность торможения.

Также нужно обратить внимание на то, что обслуживание и чистка тормозов могут оказывать негативное влияние на здоровье человека. Раньше в колодках активно применялся асбест, сейчас используются другие материалы, однако порошок, образующийся при истирании колодок и диска, тоже весьма опасен. Поэтому при чистке тормозных механизмов нельзя вдыхать пыль, а лучше пользоваться защитными средствами (маской или респиратором).

Своевременное обслуживание и грамотная эксплуатация тормозной системы значительно повышает безопасность езды на автомобиле, причем это в равной степени относится и к тем, кто едет в машине, и к пешеходам. На автовладельцах лежит большая ответственность, поэтому тормозной системе необходимо уделять самое пристальное внимание.

Виды тормозов и их различия

Тормоза – неотъемлемая часть каждого автомобиля, применяемая для замедления скорости, остановки и предостережения движения после остановки. От наличия и качества работы тормозной системы зависит безопасность вождения. В автомобилях применяют барабанные и дисковые тормоза. Чем они отличаются? Почему применение дисков так плотно легло в основу современного автомобилестроения?

Сравнение барабанных и дисковых тормозов

Оба вида тормозов относятся к колесному типу. Большинство производителей оснащают передние колёса легковых автомобилей дисковыми, а задние – барабанными тормозами. Грузовики и автобусы оборудуются барабанными тормозами, имеющими эффект самостоятельного усиления и совместимые с пневматическим приводом.
Система барабанных тормозных механизмов ранее устанавливалась на всех колёсах автомобиля. Принцип её работы заключается в следующем. Поршень под воздействием гидравлического давления выталкивает наружу колодку. Фрикционный материал колодки замедляет вращающийся тормозной барабан, контактируя с его внутренней стороной. Тормоза срабатывают, и автомобиль останавливается.

Однако барабаны имеют свои пределы. При нагревании теряется их продуктивность. Это особенно заметно при движении на большой скорости. Эффективность снижается и в связи с образованием газов, при взаимодействии колодки и барабана. Отвести тепло от барабанов специалисты пытались с помощью алюминия и охлаждающих рёбер. Но должного результата эти изменения не принесли.

Всё чаще используются в автомобилестроении дисковые механизмы. Сказывается их высокая стабильность в процессе эксплуатации. Отличие принципа действия состоит лишь в том, что фрикционный материал прилегает не к барабану, а к диску. При нагревании тормоза или попадании влаги на поверхность трения происходит лишь незначительное падение эффективности торможения. Помимо этого, они обладают меньшим весом, лучше охлаждаются, быстрее реагируют на нажатие педали.

Дисковые тормозные механизмы открыты для доступа, что имеет свои преимущества и недостатки. Грязь, вода, пыль – всё, что мешает работе барабанов, диски сбрасывают во время вращения. С другой стороны, эти элементы всё равно попадают на диск, что приводит к его износу. Тонкие изделия трескаются в экстремальных условиях. Большему воздействию подвержены механизмы задних колёс.

В настоящее время дисковые механизмы выпускают с дополнительными функциями. Вентилируемые диски чаще всего ставят на передние колёса. Они имеют две фрикционные поверхности, разделённые перемычками. Это играет дополнительную роль в отводе тепла. Другая форма изготовления предусматривает перфорацию дисков. Отверстия берут на себя основную массу грязи, не давая ей забиваться между дисками. При этом скорость срабатывания тормозов увеличивается.

Усилители и приводы

Пневматический привод нашёл своё широкое применение в конструкциях тягачей, автобусов и грузовиков. Его появление связано с увеличением интенсивности движения и возросшими скоростями. Процесс торможения осуществляется сжатым воздухом. Выпускают комбинированные виды: электропневматический (применяется в прицепах) и гидропневматический (длиннобазовые автомобили и тягачи электропоездов).

Вакуумный усилитель изначально использовался в электропоездах. Сейчас им оснащены практически все современные автомобили. При нажатии педали тормоза он в три раза увеличивает усилие ноги водителя. Торможение осуществляется за счёт разницы давления в двух камерах усилителя.

Таким образом, существует всего два вида тормозов, применяемых в автомобилестроении, на сегодняшний день. Некоторые автолюбители считают оптимальным сочетание барабанных и дисковых тормозных механизмов в одном автомобиле. Однако постепенно диски вытесняют барабаны, являясь более современным и качественным видом тормозов.

Тормозная система автомобиля, устройство, принцип работы

Михаил Когут

Тормозная система автомобиля входит в число механизмов, обеспечивающих безопасность движения.

Основной задачей ее является обеспечение снижения скорости движения вплоть до полной остановки авто путем воздействия на его колеса. Тормозные механизмы на транспортных средствах начали использоваться задолго до появления авто. Поначалу они были примитивными, но все же позволяли снизить вращение колес.

Появившиеся первые машины сразу же оснащались данными механизмами. С развитием транспортных средств развивались и системы снижения их скорости.

Классификация тормозных систем автомобиля

Тормозная система автомобиля состоит из нескольких видов механизмов, каждый из которых выполняет определенные функции.

Одни из них взаимосвязаны между собой, другие могут выполнять несколько функций одновременно.

Но в целом, тормозная система включает в себя такие их виды:

• Рабочий механизм;
• Стояночный;
• Запасной;
• Вспомогательные.

Рабочий тормоз является основным.

Именно при помощи него осуществляется замедление движения вплоть до полной остановки во время движения.

Управляется он за счет педали, установленной в салоне. Нажимая на нее ногой с разным усилием, водитель регулирует скорость замедления автомобиля.

Для исключения повышения оборотов силовой установки с одновременным замедлением, управление педалями акселератора и тормоза осуществляется одной ногой — правой. То есть, водитель либо управляет мотором, либо тормозами.

Предназначен для обездвиживания автомобиля во время стоянки и предотвращения самовольного его передвижения.

Организована работа этого типа тормозов так, что при стоянке водитель блокирует вращение колес.

Для этого также можно задействовать трансмиссию автомобиля (включенная передача не дает свободно вращаться колесам), но при постановке машины под уклоном трансмиссия не всегда может удержать автомобиль.

Используя же трансмиссию в паре со стояночным тормозом, можно достаточно эффективно обездвижить автомобиль, особенно если ручник послаблен и «не держит» автомобиль.

Дополнительно ручной тормоз является вспомогательным средством при начале движения на подъем.

Поскольку водитель не может одновременно управлять двумя педалями – газом и тормозом, то высока вероятность, что при попытке тронуться с места на подъем автомобиль откатиться назад.

В случае же использования ручника, машину можно удерживать, пока двигатель не сможет сдвинуть авто с места, а после тормоз отпустить, тем самым исключив вероятность отката назад.

Реализуется далеко не на всех автомобилях. Предназначен он для обеспечения торможения автомобиля в случае отказа рабочего механизма.

Может быть реализован как отдельная автономная система, воздействующая на тормозные механизмы колес, или же запасной тормоз может быть частью контура рабочей системы.

Зачастую этот тип на легковые авто не устанавливается, а его роль выполняется стояночный тормоз.

Встречаются на грузовых автомобилях и позволяют разгрузить рабочий тормоз при движении на затяжных спусках.

Также к вспомогательным механизмам относятся контуры системы, отвечающие за срабатывание тормозных механизмов прицепов.

Виды тормозных систем

Всего на автомобилях использовалось четыре вида тормозных систем, отличающиеся между собой по принципу действия.

Некоторые из них на автотранспорте уже не применяются, а некоторые были выбраны, как приоритетные.

Итак, на авто применялись такие виды тормозов:

• Ленточные;
• Механические;
• Гидравлические;
• Пневматические.

Ленточные тормоза использовались на первых авто и давно не применяются из-за слабой эффективности и требуемых значительных усилий от водителя, поэтому подробно их рассматривать не будем.

И хотя каждый вид тормозной системы включает в себя несколько типов устройств, основным из них является рабочий тормоз.

Состоит он из двух основных составляющих – привода и исполнительных механизмов, но об этом чуть позже.

А пока рассмотрим виды тормозных систем.

Механический тормоз

Механические тормоза стали применяться с появлением барабанных тормозных механизмов, устанавливаемых между колесом и его осью.

Состоял такой тип тормозов из механизмов, включавших в себя:

1. Тормозной барабан;
2. Колодки;
3. Кулачковый вал и пружины, устанавливаемых на каждую ось колеса;
4. Механизма управления, состоящего из системы тросиков и тяг.

Водитель при надобности воздействовал на механизм управления. Его усилие посредством тяг и тросиков передавалось на кулачковый вал.

Этот вал проворачивался и начинал разжимать колодки, заставляя их прижиматься к барабану. Возникающее трение замедляло вращение колеса.

Как рабочий тормоз такой тип привода уже не применяется, разве что в качестве стояночного тормоза он еще используется, но только на авто, оснащенных барабанными механизмами хотя бы на одной оси.

С пневматическим приводом

Последний тип привода, используемый на автотранспорте – пневматический, нашел большее применение на грузовых авто.

Работы такого типа идентичен гидравлическому, но в качестве рабочего элемента выступает сжатый воздух.

Краткая конструкция системы такова: имеются те же барабанные тормозные механизмы с кулачковым валом. Но соединен этот вал с рабочей тормозной камерой мембранного типа.

К этой камере подходят магистрали подачи воздуха. Давление воздуха обеспечивается компрессором и под давлением он сохраняется в ресиверах.

Управление механизмом осуществляется тормозным краном.

• Водитель посредством педали открывает тормозным краном магистрали подачи воздуха.
• Сжатый воздух попадает в рабочие камеры мембранного типа.
• Мембрана соединена штоком с механизмом поворота кулачкового вала.
• Сжатый воздух давит на мембрану, та отклоняется и толкает шток, который воздействует на механизм и вал проворачивается, разжимая колодки.

Тормоза с гидравлическим приводом

В легковых автомобилях распространение получил гидравлический тип привода.

В целом рабочий тормоз состоит из пяти элементов, цепь расположения которых выглядит так:

• Педаль;
• Усилитель (вакуумный);
• Главный тормозной цилиндр;
• Трубопроводы;
• Рабочие цилиндры (входящие в конструкцию исполнительных механизмов);

В основу работы всей этой системы положена такое свойство жидкости, как отсутствие изменения объема при создании давления на нее (она не сжимается).

Благодаря этому и существует возможность использования жидкости в качестве элемента для передачи усилия.

Принцип работы такой системы очень прост: водитель прикладывает усилие, нажимая на педаль, а имеющийся в конструкции усилитель повышает его.

Далее усилие передается на поршни главного цилиндра. Те, перемещаясь, создают давление на жидкость, из-за чего она выдавливается из цилиндра, и по трубопроводам подается на рабочие цилиндры.

Поршни рабочих механизмов от полученного воздействия жидкости перемещаются, обеспечивая срабатывание рабочего механизма.

У барабанного механизма имеется два поршня рабочего цилиндра, которые взаимодействуют с колодками.

У дисковых тормозов в суппорте установлен только один рабочий цилиндр с поршнем. Но сам суппорт может перемещаться по своим осям крепления.

У этого механизма тормозной диск располагается между двух колодок, установленных в суппорте.

Поршень при создании давления на него прижимает только одну колодку к диску, вторая же прижимается суппортом, который смещается при давлении поршня в колодку и диск.

Данный тип привода сейчас оснащается дополнительными механизмами и системами, такими как вакуумный усилитель, облегчающих водителю создание усилие на жидкость, а такжеABS система, которая исключает полную блокировку колес при торможении, что не дает авто пойти юзом и значительно уменьшает тормозной путь.

При отпускании педали, установленные в главном цилиндре пружины, возвращают поршни в начальное положение, что приводит к сбросу давления в системе, и возврат рабочих поршней в исходную позицию.

Контуры тормозной системы

У гидравлического и пневматического типа тормозов существует такое понятие, как контуры.

Контур – это привод определенного количества тормозных механизмов без взаимодействия с остальными механизмами.

То есть, контур обеспечивает срабатывание тормозных механизмов только тех колес, к которым идет привод в рамках этого же контура.

Сейчас каждое авто оснащается как минимум двухконтурной системой тормозов.

Делаются контуры для того, чтобы обеспечить срабатывание тормозов даже при отказе одного из них, поскольку между собой они не взаимодействуют.

Как не трудно догадаться, это как минимум в два раза повышает безопасность движения.

Для примера рассмотрим две ситуации.

Машина не имеет контуров и весь привод объединен в один.

При пробое магистрали, рабочий элемент (жидкость, воздух) травит, не обеспечивая создание нужного давления для срабатывания тормозных механизмов, авто практически лишается тормозов.

У машины имеется двухконтурная система.

В этом случае, каждый контур обеспечивает привод двух механизмов, при пробое одного из них, второй продолжает работать в обычном режиме, поскольку он независим от другого контура – тормозная система сохраняет работоспособность, но только двух колес, общая эффективность тормозов падает, но они все же работают.

Как правило в один контур зацикливаются переднее левое колесо с задним правым и переднее правое колесо с задним левым, так называемое диагональное подключение.

Но существуют тормозные системы и с параллельным подключением.

Барабанные и дисковые исполнительные механизмы

Основная работа при торможении лежит на исполнительных механизмах, ведь именно они обеспечивают замедление вращения колеса.

В основу их работы положена сила трения, поэтому все тормозные механизмы на авто – фрикционного типа.

На автомобилях распространение получили два типа таких механизмов – барабанные и дисковые.

Каждый из них имеет свои конструктивные особенности, преимущества и недостатки.

Примечательно, что комбинирование их вполне приемлемо. Так, у многих авто все механизмы могут быть либо только барабанными (обычно на грузовиках), или только дисковыми (многие легковые авто).

Но также встречается и их комбинация – на передних колесах устанавливаются дисковые, а на задних – барабанные механизмы.

Тормозной механизм дискового типа.

Сейчас такой механизм все чаще используется, благодаря ряду преимуществ перед барабанным типом.

Конструктивно он состоит из нескольких элементов:

• Диск;
• Колодки;
• Суппорт.

Диск выступает одной из фрикционных частей механизма и используется он для создания трения при торможении. Закреплен он на ступице и вращается с идентичной колесу скоростью.

Колодки – вторая фрикционная составляющая. За счет прижима их к диску, между этими элементами создается трение, которое обеспечивает снижение скорости вращения диска, а вместе с ним и колеса.

Для повышения силы трения, на колодках имеются специальные фрикционные накладки.

В конструкцию суппорта входит рабочий цилиндр привода. Именно эта составляющая обеспечивает прижим колодок.

Конструкции его бывают разные — как однопоршневая (наиболее распространена), так и двух двухпоршневая.

Выглядит конструкция этого механизма так: над диском закрепляется суппорт с поршнями, при этом рабочие поршни (один или два) располагаются перпендикулярно боковым поверхностям этого диска.

Между суппортом и двумя боковыми (рабочими) поверхностями диска помещены колодки. В расторможенном состоянии, между фрикционными составляющими имеется зазор, поэтому колодки не мешают вращаться диску.

Теперь немного о том, как срабатывают механизмы с однопоршневым и двухпоршневым суппортами.

В первом случае суппорт может смещаться по направляющим, что и позволяет одновременно прижимать обе колодки.

Действует это так: при возрастании давления в рабочем цилиндре, поршень выходит и начинает прижимать колодку. При этом создается обратное усилие, которое перемещает суппорт по направляющим.

Смещаясь, он корпусом начинает прижимать вторую колодку. В результате происходит выравнивание усилия прижима колодок с обеих сторон диска.

В двухпоршневом же суппорте, его перемещение не предусмотрено, поскольку каждую колодку прижимает свой поршень.

Устройство и работа барабанного тормозного механизма.

Конструкция барабанного исполнительного механизма отличается от дискового, причем кардинально.

Устройство его включает в себя:

• Барабан;
• Колодки;
• Двухпоршневой рабочий цилиндр;
• Щит;
• Стяжные пружины.

Как и в случае с дисковым механизмом, у барабанного имеются две фрикционные составляющие, между которыми возникает трение при торможении. Здесь их роль выполняют барабан и две колодки, выполненных в виде полумесяца.

Барабан является подвижным элементом, он располагается на оси и вращается вместе с колесом. Неподвижным же элементом является щит с закрепленными на нем рабочим цилиндром (вверху) и опорой колодок (внизу).

Колодки (с фрикционными накладками) размещены так, что своими вершинами упираются в поршни цилиндра и опору.

Удерживают их в таком положении за счет стяжных пружин (вверху и внизу) и прижимов. Все элементы, располагающиеся на щите, получаются помещенными внутрь барабана, то есть они закрыты им.

Работает все очень просто: при нажатии на педаль, поршни выходят из цилиндра, и преодолевая усилие пружин, разводят колодки.

Это перемещение приводит к тому, что колодки начинают прижиматься к внутренней поверхности (рабочей) барабана, что и обеспечивает его замедление вращения.

При отпускании педали, пружины возвращают колодки в исходное положение.

Как уже отмечено, каждый из применяемых типов механизмов имеет свои достоинства и недостатки.

К положительным качествам дисковых механизмов относится:

• Высокая эффективность;
• Меньшее время на срабатывание;
• За счет открытой конструкции обеспечивается вентиляция (механизм лучше охлаждается, а также отводятся продукты износа);
• Быстрое удаление влаги;
• Легкость разборки при обслуживании и ремонте.

Но вместе с тем, такие механизмы изнашиваются быстрее, поэтому их обслуживание, с заменой расходных материалов, нужно проводить чаще.

Открытая конструкция имеет и негативные стороны.

Во-первых, между колодкой и диском попадает больше сторонних частиц, что увеличивает скорость износа.

Во-вторых, влаге значительно проще попасть на рабочие элементы. При этом, если диск будет сильно разогрет, высока вероятность его коробления.

Также такие механизмы сложно использовать как элементы стояночной системы.

Что касается барабанных механизмов, то к их достоинствам относятся:

• Большой ресурс без надобности замены расходных материалов;
• Рабочие элементы защищены от попадания сторонних частиц (они закрыты);
• Высокая устойчивость барабана к резким перепадам температур;
• Возможность использования в качестве элемента стояночного тормоза (именно из-за этого очень часто такие механизмы используют на задних колесах).

Но такие тормоза менее эффективны, существует вероятность их отказа при сильном нагреве, обладают более сложной конструкцией, что осложняется ремонт.

К тому же, разрушение пружин или самих колодок может привести к заклиниванию механизма.

Принцип работы стояночного тормоза

Как и в рабочей системе, стояночный тормоз состоит из двух составляющих – привода и исполнительного механизма.

Зачастую в стояночном тормозе используется механический тип привода, который обладает простотой конструкции и надежность.

В качестве исполнительных механизмов обычно используются барабанные тормоза, для чего в их конструкцию добавлены специальные рычаги.

Весь привод состоит из храпового механизма, установленного в салоне связанного с тросом, тянущимся под автомобилем к тормозным механизмам, где он соединяется с рычагами.

Принцип работы очень прост: поднимая рычаг в салоне, водитель задействует храповой механизм, исключающий самовольное опускание ручника.

В результате этого действия, водитель тянет трос, а тот в свою очередь обеспечивает перемещение рычага, который разводит колодки, прижимая их к барабану.

Для растормаживания водитель нажимает клавишу на рычаге, тем самым выводя из зацепления собачку из храпового механизма. Это позволяет опустить рычаг и привести весь механизм в исходное положение.

Недостатком такого привода ручного тормоза является надобность в периодическом регулирования натяжения троса. Также трос со временем может перепреть, и его придется менять.

В современных системах ручного тормоза применяются электрические приводы. Причем некоторые из них даже используются в качестве исполнительного механизма дисковые тормоза.

Также такой тип стояночного тормоза может блокировать не колеса, а трансмиссию.

Суть такого типа привода сводится к тому, что в рабочие механизмы устанавливаются электродвигатели, которые и воздействуют на колодки.

Но такие приводы считаются конструктивно сложными, что значительно повышает вероятность их поломки. Поэтому они пока не получили широкого распространения.

Многие автопроизводители продолжают отдавать предпочтение простому и дешевому тросовому ручному тормозу.

Диагностика тормозной системы

Для диагностирования общей эффективности тормозной системы зачастую применяются специальные стенды.

Наибольшее распространение получили барабанные стенды, позволяющие определить усилие, создаваемое тормозной системой на каждом колесе и время срабатывания системы.

Затем исходя из показаний, производится обслуживание и ремонт.

Народные методы диагностики тормозов.

Одним из таких методов является замер тормозного пути. Именно этот метод положен в основу площадочного стенда.

Суть метода сводиться к движению авто с определенной скоростью по ровной площадке с последующим экстренным торможением.

После этого замеряется тормозной путь и на основе замеров и сравнения их с номинальным значением, указанным в тех. документации к авто, определяется эффективность тормозов.

К примеру, на ВАЗ 2109 в полностью загруженном состоянии тормозной путь на сухой ровной поверхности при скорости 80 км/ч должен составлять примерно 38 м.

Значение меньше или таковое указывает на отличную работу тормозов, большее значение сигнализирует о проблемах в работе.

Недостатком этого метода является невозможность определения эффективности работы тормозов на каждом колесе и время срабатывания привода.

Также на показания в значительной мере влияют дорожные условия при проведении диагностики (мокрая поверхность дороги или сухая и т.д.).

Уход за тормозной системой автомобиля

Тормозная система играет одну из основных ролей в обеспечении безопасности при движении на автомобиле.

Поэтому в обязательном порядке необходимо следить за ее состоянием и своевременно проводить техническое обслуживание.

Поскольку что в рабочем, что в стояночном тормозе составных элементов немного, то уход за всей системой не очень сложен.

В перечень работ по обслуживанию входит:

• Контроль уровня рабочей жидкости в бачке; для удаления воздуха из системы;
• Замена изношенных колодок;
• Проверка и регулировка ручника.

Помимо этого, также периодически следует осматривать состояние гидравлических магистралей, особенно их резиновых частей.

Что касается дисков и барабанов, то они тоже изнашиваются, но очень медленно, поэтому замене они подлежат очень редко, если, конечно, диск не покоробило от перепада температур.

Особенности ремонта элементов тормозной системы.

Следует отметить, что ремонт тормозов авто не является особо дорогостоящим, если он не оборудован дополнительно вспомогательными системами.

А вот если имеется та же АБС, да еще включающая в себя несколько систем (антиблокировка колес и система экстренного торможения) и на премиальном авто, к примеру, любой из современных Ауди, неисправности именно с этими системами могут обойтись очень дорого.

Какой бы тормозной системой не оснащался автомобиль, она требует постоянного контроля работоспособности, а также обслуживания и ремонта, поскольку это значительно влияет на безопасность движения.

Без определенных знаний все выше перечисленное сделать сложно, поэтому мы надеемся, что после прочтения данной статьи вы начали хоть немного разобраться в этих вопросах.