Главный тормозной цилиндр
Главный тормозной цилиндр – центральный конструктивный элемент рабочей тормозной системы. Он преобразует усилие, прикладываемое к педали тормоза, в гидравлическое давление в тормозной системе. Работа главного тормозного цилиндра основана на свойстве тормозной жидкости, не сжиматься под действием внешних сил.
На современных автомобилях устанавливается двухсекционный главный тормозной цилиндр. Каждая из секций обслуживает свой гидравлический контур. Для переднеприводных автомобилей один из контуров объединяет, как правило, тормозные механизмы правого переднего и левого заднего колес, второй – левого переднего и правого заднего колес. В заднеприводных автомобилях рабочая тормозная система построена несколько иначе. Первый контур обслуживает тормоза передних колес, второй – задних колес.
Главный тормозной цилиндр закреплен на крышке вакуумного усилителя тормозов. Над цилиндром расположен двухсекционный бачок с запасом тормозной жидкости, который соединяется с секциями главного цилиндра через компенсационные и перепускные отверстия. Бачок служит для пополнения жидкости в тормозной системе в случае небольших ее потерь (утечки, испарение). Стенки бачка прозрачные, на них выполнены контрольные метки, что позволяет визуально отслеживать уровень тормозной жидкости. В бачке также устанавливается датчик уровня тормозной жидкости. При падении уровня тормозной жидкости ниже установленного на панели приборов загорается сигнальная лампа.
В корпусе главного тормозного цилиндра расположены друг за другом (тандемом) два поршня. В первый поршень упирается шток вакуумного усилителя тормозов, второй поршень установлен свободно. Уплотнение поршней в корпусе цилиндра выполнено с помощью резиновых манжет. Возвращение и удержание поршней в исходном положении обеспечивают две возвратные пружины.
— Схема главного тормозного цилиндра —
1. шток вакуумного усилителя тормозов;
2. стопорное кольцо;
3. перепускное отверствие первого контура;
4. компенсационное отверстие первого контура;
5.первая секция бачка;
6. вторая секция бачка;
7. перепускное отверстие второго контура;
8. компенсационное отверстие второго контура;
9. возвратная пружина второго поршня;
10. корпус главного цилиндра;
11. манжета;
12. второй поршень;
13. манжета;
14. возвратная пружина первого поршня;
15. манжета;
16. наружная манжета;
17.пыльник;
18. первый поршень
— Принцип работы главного тормозного цилиндра —
При торможении шток вакуумного усилителя тормозов толкает первый поршень. При движении по цилиндру поршень перекрывает компенсационное отверстие. Давление в первом контуре начинает расти. Под действием этого давления перемещается второй контур, давление во втором контуре также начинает расти. В образовавшиеся при движении поршней пустоты заполняются через перепускное отверстие тормозной жидкостью. Перемещение каждого из поршней происходит до тех пор, пока позволяет возвратная пружина. При этом в контурах создается максимальное давление, обеспечивающее срабатывание тормозных механизмов.
При окончании торможения поршни под действием возвратных пружин возвращаются в исходное положение. Когда поршень проходит через компенсационное отверстие, давление в контуре выравнивается с атмосферным давлением. Даже если тормозная педаль отпускается резко, разряжения в рабочих контурах не создается. Этому препятствует тормозная жидкость, заполнившая полости за поршнями. При движении поршня эта жидкость плавно возвращается (перепускается) в бачек через перепускное отверстие.
Если в одном из контуров произойдет утечка тормозной жидкости, другой контур будет продолжать работать. Например, при утечке в первом контуре первый поршень беспрепятственно переместиться по цилиндру до соприкосновения со вторым поршнем. Второй поршень начинает перемещаться, обеспечивая срабатывание тормозных механизмов во втором контуре.
При утечке во втором контуре, работа главного тормозного цилиндра происходит несколько иначе. Движение первого поршня вовлекает в движение второй поршень, который не встречает препятствий на своем пути. Он двигается до достижения упором торца корпуса цилиндра. После чего давление в первом контуре начинает расти, обеспечивая торможение автомобиля.
Несмотря на то, что ход педали тормоза при утечке жидкости несколько увеличивается, торможение будет достаточно эффективным.
Как работает главный тормозной цилиндр
Гидравлическая система привода тормозов автомобиля начинается с устройства, которое должно преобразовать механическое усилие на педали в давление рабочей жидкости. В этой роли выступает гидроцилиндр, названный по занимаемому им месту «главным». При этом все прочие не являются второстепенными, их именуют рабочими или исполнительными.
Назначение ГТЦ в автомобиле
Начинается торможение с нажатия педали. Пока можно не рассматривать всевозможные умные системы помощи водителю, которые прекрасно справляются и при без его участия.
Максимум, что поддержит ногу человека, пожелавшего замедлить автомобиль, это вакуумный усилитель тормозов (ВУТ), расположенный между педальным узлом и первым гидравлическим устройством в цепочке, заканчивающейся тормозными колодками.
Совместное действие мускульной силы и атмосферы через мембрану ВУТ должно повысить давление во всей гидросистеме. Если в дело не вмешиваются клапаны и насосы системы АБС, то это давление одинаково в любой точке.
Жидкости несжимаемы, именно поэтому они и применены в тормозах легковых автомобилей. До этого использовались не менее несжимаемые твёрдые тела в виде тяг и тросиков привода колодок первых машин.
Непосредственно давление создаётся именно поршнем главного тормозного цилиндра (ГТЦ). За счёт несжимаемости оно очень быстро нарастает, каждый водитель чувствовал, как твердеет педаль под ногой после выбора её свободного хода.
Сброс давления после отпускания педали и пополнение магистралей жидкостью, когда это потребуется, тоже являются функциями ГТЦ.
Принцип работы
Одноконтурные ГТЦ, где имелся всего один поршень, уже не встречаются в автомобилях, поэтому рассматривать стоит лишь двухконтурный. Он отличается наличием двух поршней, каждый из которых отвечает за давление в своей ветке системы.
Таким образом тормоза дублируются, чего требует обеспечение безопасности. Если возникнет утечка жидкости, то оставшаяся в исправности ветка позволит остановить машину без применения стояночного тормоза и прочих аварийных приёмов.
Первый поршень непосредственно соединён со штоком педали. Начав движение вперёд, он перекрывает перепускные и компенсационные отверстия, после чего усилие через объём жидкости будет сразу же передано на колодки первого контура. Они прижмутся к дискам или барабанам, и начнётся замедление с помощью сил трения.
Взаимодействие со вторым поршнем производится через короткий шток с возвратной пружиной и жидкость первого контура. То есть поршни соединяются последовательно, отсюда такие ГТЦ и получили название тандемных. Поршень второго контура работает аналогично на свою ветку системы.
Обычно рабочие колёсные цилиндры работают по диагонали, то есть в каждый контур подключено одно переднее и одно заднее колесо. Так сделано с целью в любом случае задействовать передние, более эффективные тормоза, хотя бы частично.
Но встречаются машины, в которых по конструкционным причинам один контур работает только на передние колёса, а второй на все четыре, для чего используются дополнительные наборы колёсных цилиндров.
Устройство
В состав ГТЦ входят:
- корпус со штуцерами, подводящими жидкость от расходного бачка и отводящими к магистралям рабочих цилиндров;
- поршни первого и второго контуров;
- уплотнительные резиновые манжеты, расположенные в проточках поршней;
- возвратные пружины, сжимающиеся при движении поршней;
- пыльник, прикрывающий место входа штока от ВУТ или педали в углубление тыльной стороны первого поршня;
- резьбовая пробка, закрывающая цилиндр с торца, открутив которую можно собрать или разобрать цилиндр.
Компенсационные отверстия расположены в верхней части корпуса цилиндра, они могут перекрываться при движении поршней, разобщая полость высокого давления и расходный бачок с запасом жидкости.
Сам бачок обычно прикреплён непосредственно к цилиндру через уплотняющие манжеты, хотя может быть и вынесен в иное место подкапотного пространства, а соединение производится через шланги низкого давления.
Основные неисправности
Поломки в главном тормозном цилиндре практически исключены, а все неисправности связаны с пропусканием жидкости через уплотнения:
- износ и старение уплотнительных манжет со стороны штока, жидкость уходит в полость вакуумного усилителя или при его отсутствии в салон, на ноги водителю;
- аналогичные нарушения работы манжет на поршнях, цилиндр начинает перепускать одним из контуров, педаль проваливается, торможение ухудшается;
- подклинивания поршней из-за коррозии их самих и зеркала цилиндра, а также при потере упругости возвратных пружин;
- увеличение хода и снижение жёсткости педали при торможении из-за завоздушивания тормозной магистрали.
Для некоторых автомобилей до сих пор сохранились в каталогах запасных частей ремонтные комплекты с поршнями и манжетами. Как и рекомендации по удалению дефектов поверхности цилиндров наждачной бумагой.
Практически это занятие особого смысла не имеет, заметно продлить ресурс отработавшего своё ГТЦ вряд ли получится, а ездить с ненадёжным гидроцилиндром тормозов, который не зря называется главным, неприятно и опасно. Поэтому в подавляющем числе случаев цилиндр меняется на новый в сборе.
Как проверить и прокачать главный тормозной цилиндр
Проверяется ГТЦ по симптомам возникшей проблемы с тормозами. Обычно это проваливающаяся или ставшая мягкой педаль с увеличенным ходом. Если проверка всех рабочих цилиндров и шлангов не даёт признаков неисправности, значит заключена она в главном, который и следует заменить.
Можно приблизительно оценить работоспособность, ослабляя поочерёдно штуцеры тормозных трубок от ГТЦ и наблюдая за интенсивностью утечек при нажатии на педаль. Но особой необходимости в этом нет, поработавший ГТЦ заменяется при малейших подозрениях, безопасность дороже.
При замене цилиндр заполняется свежей жидкостью, а лишний воздух уходит в бачок через перепускные отверстия, поэтому особой необходимости в отдельной прокачке нет. Достаточно многократного нажатия на педаль при общей прокачке системы через клапаны рабочих механизмов.
Если же по какой-то причине потребуется прокачать и ГТЦ, то для этого, работая вдвоём, последовательно перекрываются выходные штуцеры, кроме одного. Через него и уходит воздух путём открывания его перед нажатием педали и закрытием перед отпусканием.
Нет необходимости даже отсоединять трубки, достаточно их «подрывать», слегка ослабляя накидную гайку. При этом надо следить за достаточным количеством жидкости в бачке.
Сохранность цилиндра и обеспечение его долгой службы обеспечивается своевременной регламентной заменой тормозной жидкости с промывкой системы. Со временем туда попадает вода, забираемая гигроскопичным составом из воздуха.
В результате не только падает температура кипения, что опасно, но и начинается коррозия поверхностей поршней и цилиндров, а манжеты теряют эластичность. Процедуру рекомендуется проводить раз в два года.
Главный тормозной цилиндр (ГТЦ): устройство и неисправности
ГТЦ — составная часть тормозной системы, выполняющая одну из ключевых задач — преобразовывать усилие, прилагаемое к педали тормоза для образования давление в системе. Взаимодействует ГТЦ через шток «вакумника» с непосредственно педалью тормозов. Задача ГТЦ равномерно распределить давление по всем контурам.
На фото: главный тормозной цилиндр ВАЗ 2110
Тормозной цилиндр размещается на крышке «вакумника» тормозов. Над ним крепят бачок для тормозной жидкости. Секции бачка и ГТЦ связаны между собой перепускными отверстиями, и отвечают за определенную секцию в системе. Сам же резервуар предназначен для восполнения потери «тормозухи». Визуально бачок имеет прозрачный корпус, со шкалой для контроля уровня жидкости. Помимо шкалы, сигнализировать об уровне жидкости назначены установленные в резервуаре датчики, выводящие информацию на «приборку».
Расположение ГТЦ
Виды и устройство ГТЦ
Конструктивно ГТЦ подразделяют на такие разновидности:
Для наглядности будем рассматривать устройство и принцип работы на примере двухконтурных ГТЦ. Они наиболее популярны в отличие от их предшественников. Последние устанавливались в большей части на автомобили прошлого века (разные модели «Москвичей», «Жигулей», ГАЗ, грузовых авто ГАЗ-53, 33 (первой модификации) и т.д. Двухконтурная система считается более эффективной в плане торможения. Сейчас ею оснащается большая часть современных автомобилей как отечественного производства (Lada Kalina, Priora, семейство «Десяток», «Samar», Granta, Vesta, Xray), так и иностранного (Renault Logan, Volkswagen Polo, KIA RIO, Hyundai Solaris, Opel Astra, Vectra, Chevrolet Lanos, Aveo, Cobalt и т.д.).
Преимущества двухконтурной системы тормозного цилиндра в том, что если, к примеру, вышел из строя один контур, пропали тормоза на одной паре колес, но в «бою» остался еще один контур к другой паре колес, а значит и тормоза, какие никакие есть.
Каждый из контуров, отвечает за определенную пару колес. Итак, если автомобиль заднеприводный, то есть разделение, первый контур ответственен за передние пары колес, второй за задние.
Однако, если речь о переднеприводном ТС, то, распределение ответственности происходит по диагонали: Л. П./П. З. и П. П./Л.З.
Главный тормозной цилиндр имеет две основные разновидности:
• С перепускным отверстием непосредственно в корпусе цилиндра.
• С перепускным клапаном в поршне.
Устройство ГТЦ
ГТЦ, где устанавливаются перепускные клапаны на поршне, используются для установки на автомобили с системами АБС. Дело в том, что помимо перепускных клапанов, в таких устройствах предусмотрели клапаны для поддержки избыточного давления в разных контурах, что особенно важно при работе АБС.
Чтобы было понятно, в корпусе тормозного цилиндра друг за другом размещаются поршни. На первый поршень воздействует шток от усилителя тормозов, когда второй поршень закреплен, по сути «свободно» и перемещается за счет возрастающего давления или «прямого» воздействия от другого поршня. Для того чтобы поршни плотно «ходили» по цилиндру, на краях установлены манжеты. Имеется дополнительный уплотнитель в пространстве между поршнями. Помимо этого устройство включает две пружины, ограничитель хода, стопорные кольца и заглушку.
Принцип работы
От педали на первый поршень ГТЦ через «вакумник» поступает усилие, от чего тот начинает двигаться. При передвижении в цилиндре перекрываются отверстия, тем самым повышается давление в текущей секции. Далее уже за счет давления первой секции, начинает передвигаться второй поршень, аналогично перекрывая отверстие своего «блока», повышая давления в нем. При достижении нужного давления, машина замедляется. Далее, пружины «тянут» поршни обратно. Проходя снова через те же отверстия, давление уменьшается до исходного. Лишняя тормозная жидкость, задействованная в работе, возвращается в бачок.
Принцип действия главного тормозного цилиндра
В случаях, когда в системе одного из контуров есть утечка, работа узла продолжается, но с некоторым изменением, в том числе эффективности работы. Если утечка произошла в первом «отделении», то первый поршень будет двигаться, пока не упрется во второй. Далее уже двигаясь вместе до заглушки, будут создавать давление во втором «отсеке». Но, если утечка во втором «блоке», то давление в первой не поднимется, пока оба поршня не встретятся и не упрутся в заглушку. Только тогда произойдет повышение давления в первом контуре, и сработают тормоза.
Признаки, неисправности и ресурс
Поговорим о признаках и неисправностях с ГТЦ. Итак:
1. Провалы педали. Серьезная поломка, зачастую связана с тем, что не работают поршни и соответственно не вырабатывают необходимое давление. В результате чего, колодки (в особенности, если это барабанные тормоза), не могут достаточно сжаться. Требуется разбор детали и покупка необходимых запчастей или узла в целом.
Тормозной цилиндр в разобранном виде
2. Мягкая педаль. Зачастую свидетельствует о том, что в системе скопилось некое количество воздуха. Решение банально простое — необходимо прокачать систему. Для этого выкручиваем клапана сброса и жмем на педаль, пока из отверстий не польется «чистая» жидкость, без пузырьков.
Прокачка ГТЦ
3. Разгерметизация цилиндра. Если замечаете, что жидкость пропадает, эффективность тормозов снизилась, осмотрите выходы с контуров, штуцеры, соединения. Не должно быть никаких потеков, в противном случае, определяем, что послужило к утечке: манжеты, резинки или сам корпус дал трещину. Если последнее то, лучше купить новую деталь. Протечка через прокладки, то достаточно обойтись «ремкомлектом».
подтеки тормозной жидкости
4. Заклинивание поршней. Иногда встречается, что шток «вакумника» обламывается во время торможения, «клинит» при этом поршни, соответственно, сдвинуть автомобиль проблематично. Для решения проблемы понадобится полный разбор узла, со сливом тормозной жидкости.
5. Закипание «тормозухи». Про регламентные замены жидкости слышали наверняка все (в зависимости от класса авто и модели, срок замены где-то 40 000 км. или два-три года). Происходит закипание за счет того, что в жидкости скапливается определенный процент воды (за год, как правило, 3-5%), виду чего понижается порог температурных нагрузок (со средних 200, до 140-150 градусов). Во время закипания, часть жидкости за счет насыщения воздухом, возвращается в емкость, в итоге в ГТЦ остается её крайне мало. Вследствие чего, «провалы педали».
6. Износились манжеты, обломалась возвратная пружина. Многие автолюбители долго не могут найти причину, почему «клинят» тормоза, причем даже во время движения. Как правило, причина кроется в вышедших из строя уплотнителях или пружинах. Они начинают пропускать жидкость, не возвращают поршни в исходное положение, снижается эффективность тормозов. Иногда даже оторвавшиеся ошметки от резинок, попадают в каналы и под поршни, блокируя их перемещение.
пружина ГТЦ
7. Выработка поршней и цилиндра. Не редко, что после длительной эксплуатации, не своевременной замене манжет, на поршнях, а также в самом цилиндре образовывается выработка. Выход приобрести ремкомплект и заменить поршни с резинками целиком. Однако предварительно проверьте состояние цилиндра, если он изношен, то лучше купить новую деталь, заниматься полировкой и расточкой не лучшая затея. Допустимой выработкой считается 0,15 мм.
Ремкомплект тормозного цилиндра
Ресурс у ГТЦ в зависимости от модели и марки автомобиля может отличаться. Как правило, «родные» детали служат не менее 100 000 км., даже на отечественных машинах. На некоторых иностранных автомобилях ГТЦ «выживали» до 250 000 км. Ресурсностью зачастую отличаются старые модели «японцев» — Corolla, Land Cruiser.
Заключение
Как видим, технологически устройство довольно сложное, да и принцип работы многим кажется непонятным. Но, на самом деле все просто, да и от водителя внимания к этому узлу требуется по минимуму, но все-таки не нужно забывать о профилактике. Во время меняйте различные уплотнители, пружины, по-сути это расходники. В зависимости от характера езды, они могут не «дожить» до 100 000 км. Также не забывайте о регламенте замены тормозной жидкости.
Объясняем принцип работы главного тормозного цилиндра [Просто, для новичков]
Как на самом деле работает главный тормозной цилиндр?
Главный тормозной цилиндр (ГТЦ). Что мы о нем знаем? Да, в принципе не та много. Он редко получает должного внимания от автомобилистов. Многие теперь о нем вряд ли слышали, а если и слышали, то точно не смогут назвать где он находится. А ведь без него единственный путь для летящего вперед автомобиля проложен в кювет (в лучшем случае) или в стену (если не повезет).
Смотрите также: Как работают тормоза в автомобиле: Объяснение
Вероятно, мы должны начать с того, что главный тормозной цилиндр являясь центральным элементом тормозной системы, на самом деле, как звено этой самой системы мог бы и не появиться на свет. Если бы не были соблюдены два условия: автомобили не перешагнули бы массу в 600 – 800 кг и их скорости остались в районе 30- 40 км/ч, не более того.
Тогда, чисто теоретически, привод тормозных механизмов мог бы оставаться даже тросиковым, таким же как на недорогих велосипедах современности. Этого хватало бы для остановки допотопного автомобиля. Однако, пришлось бы подкачать правую ногу и тормозить сильно заранее, чтоб не попасть в аварию. Но история не имеет сослагательного наклонения, автомобильный мир начал развиваться по известному всем пути, в котором приходится тормозить одну, две, а иногда и двадцать тонн металла, пластика и резины, несущиеся на скоростях хорошо за 100 км/ч. Делать это, как известно нужно четко, быстро, эффективно и надежно.
Поэтому быстро появились и более практичные решения для работы тормозной системы, главной из которых стала гидравлика. Тот факт, что жидкость не сжимается, делает ее идеальной для передачи силы от одной части системы к другой. Вот здесь-то во главу угла встает тот самый ГТЦ, ведь именно он обеспечивает преобразование усилия с педали тормоза в гидравлическое давление в системе, становясь ее ключевым компонентом.
Представь себе педаль тормоза. Погрузитесь в относительную темноту этого воображаемого пространства для ног и нажмите педаль. Что произойдет?
В большинстве автомобилей движение педали будет переведено непосредственно на шток вакуумного усилителя, который передаст давление на поршень первого контура. В процессе перемещения он перекрывает компенсационное отверстие, за счет чего начинает расти давление в этом контуре. Под действием давления начинает свое перемещение второй контур, давление в котором также поднимается.
Если в этот момент вы отпустите тормозную педаль, она вернется в свое обычное положение при помощи возвратных пружин, находящихся внутри главного тормозного цилиндра.
Продолжаем. Тормозная педаль нажата, а это значит, что поршни внутри ГТЦ начинают двигаться вперед, преодолевая сопротивление возвратной пружины. Перемещение поршней сопровождается перекрытием компенсационных каналов, что вызывает открытие перепускного канала и герметизацию всех контуров. Начинают срабатывать тормозные механизмы, их движение инициировано созданием избыточного давления жидкости в магистралях (избыточного по отношению к атмосферному давлению). Тормозная жидкость начинает давить на исполнительные механизм, цилиндры в суппортах движутся навстречу роторному диску, прижимая колодки к последнему.
Не забудем упомянуть, что из главного тормозного цилиндра ведут две магистрали в которых, также находится тормозная жидкость. Одна магистраль ведет к двум противоположным по диагонали колесам, а другая ведет к другим. Это называется двухконтурная тормозная система, точнее сказать, одна из ее разновидностей – диагональное подключение. Это функция безопасности, которая гарантирует, что даже если одна из тормозных магистралей даст течь, вы все равно сможете остановить автомобиль, поскольку вся тормозная жидкость полностью не покинет исполнительные механизмы.
После отпуска тормозной педали, поршни возвращаются в исходное положение. Давление в контурах снижается до атмосферного. Тормозная жидкость через перепускное отверстие возвращается в бачок.
Если вы посмотрите на главный цилиндр (он как правило установлен на вакуумном усилителе тормозов, со стороны водителя в задней части моторного отсека), который обычно располагается горизонтально, увидите на нем вертикально стоящий резервуар для тормозной жидкости (расширительный бачек). Его задача состоит в том, чтобы убедиться, что в систему не попадет воздух во время рабочего хода сжатия, сохраняя достаточный объем запасной жидкости, чтобы система полностью «питалась тормозухой» на всех этапах ее работы и при любых условиях эксплуатации, а также, чтобы ее работа была бесперебойной и безопасной.
Так что все достаточно просто, главный тормозной цилиндр работает как насос: педаль тормоза двигает два поршня внутри мастер цилиндра (ГТЦ), которые в свою очередь передают усилие тормозной жидкости в двух магистралях для отправки равного давления на все четыре колеса. Две пружины, находящиеся за поршнями ГТЦ, возвращают систему в исходное положение при отпуске педали тормоза, тем самым отводя тормозные колодки от тормозных дисков.
Теперь, в общих чертах, вы знаете, как работает главный цилиндр тормозов.
Наглядное видео с объяснением работы главного цилиндра: