Какие существуют современные тормозные системы для автомобилей

Типы тормозных систем

Итак, тормоза автомобилей бывают двух типов: барабанные и дисковые. Исторически первыми стали применяться барабанные тормоза, то есть такие, в которых полукруглые колодки изнутри распирают закрытый металлический цилиндр. В таком виде, лишь с небольшими изменениями, эти тормоза существуют уже более 100 лет. В чем же причина успеха?

Главное конструктивное преимущество барабанных тормозов – большая площадь поверхности колодок, которые прилегают к барабану почти на двух третях окружности. Отсюда, в частности, следует увеличенный ресурс самих колодок и отсутствие необходимости в высоком давлении в тормозной системе – некоторое время назад, примерно до 40-ых годов, это позволяло даже обходиться без усилителя тормозов. Сказывается здесь и эффект «самоусиления», когда под действием силы трения колодки слегка поворачиваются вокруг оси и еще сильнее прижимаются к вращающемуся барабану. Разумеется, сейчас эти хитрости уже неважны – усилитель тормозов давно стал неотъемлемой деталью, но вот большой ресурс колодок весьма кстати для недорогих машин. Именно поэтому барабанные тормоза до сих иногда применяются на задней оси, где в условиях постоянно летящей пыли из-под передних колес проявляется и еще одно их достоинство – лучшая защищенность от грязи, ускоряющей, как известно, износ тормозов.

Однако на передней оси, где загруженные в момент замедления колеса обладают наилучшим сцеплением с дорогой, а значит и тормозам приходится тяжелее всего, барабанные механизмы уже не встретишь. Причина – недостаточное охлаждение, поскольку внутренняя сторона барабана закрыта, и эффективно рассеивает тепло лишь внешняя часть. При этом компенсировать падение коэффициента трения повышением усилия прижима колодок можно лишь весьма ограниченно, ведь барабан имеет далеко не бесконечную прочность на разрыв.

Конечно, можно как-то пытаться найти выход. Вспоминаются, например, тормоза гоночных болидов 40-ых годов – огромные барабаны размером чуть ли не с колесо, вентиляционные отверстия с одной стороны и оребрение с другой. Сколько же они весили… Чтобы как-то уменьшить неподрессоренные массы инженеры даже пытались крепить барабаны внутри кузова, передавая тормозной момент через приводные валы. Сейчас, конечно, такого уже не встретишь – вес уменьшают, отливая барабан из сплава алюминия и запрессовывая в него чугунное кольцо, к которому прилегают колодки.

С дисковыми тормозами подобных проблем на порядок меньше: диск ничем не прикрыт, охлаждаемая площадь большая. Дополнительно, для лучшего охлаждения, диски делаются не сплошными, а вентилируемыми – фактически сдвоенными со специальными воздушными каналами посередине, играющими роль центробежного вентилятора. Перегреть такие тормоза – уже непростое дело. К тому же здесь практически нет проблем, связанных с прочностью, как в случае с барабаном, — давление колодок на диск почти не ограничено.
Однако есть и свои трудности, например, возможный перегрев тормозной жидкости. Небольшие по площади колодки сильно греются, и это тепло активно передается жидкости – если она закипит, давление в магистрали упадет, и педаль тормоза просто «провалится»

без какого-либо эффекта. И хотя с современными жидкостями с температурой кипения более 250 оС такой сценарий уже маловероятен, при проектировании очень мощных автомобилей все же необходимо учитывать и это. Решение находят в увеличении размера колодок – иногда они обхватывают едва ли не треть диска! При этом для равномерного распределения прижимного усилия приходится применять и массивные многопоршневые суппорты.

По той же причине – малые размеры колодок — дисковые тормоза чаще барабанных нуждаются в смене колодок, а для работы им необходим мощный усилитель, развивающий высокое давление в тормозной магистрали. Впрочем, это разумная плата за эффективность и высокую активную безопасность.

Применение дисковых гидравлических тормозов

Правда, в экстремальных условиях могут возникнуть проблемы, поэтому лучше иметь при себе, так называемый, ремонтный набор «для прокачки». Но особо надеяться на него тоже не нужно — в случае серьезной механической поломки, ликвидировать ее в полевых условиях самостоятельно не получится. Впрочем, велосипедистов можно успокоить — глобальные поломки гидравлических дисковых тормозов бывают очень редко. Гораздо чаще ломаются рамы, колеса или, например, багажники.

Но владельцам велосипедов с подобными тормозными системами надо иметь ввиду, что у такой дисковой гидравлики совсем крохотный зазор между роторной конструкцией и непосредственно колодками — какие-то буквально доли миллиметра. Особенность в том, что этот зазор никак не регулируется и поддерживается абсолютно в автоматическом режиме. И значит, при наличии больших загрязнений, колодки сами себя просто «съедают».

Но в отличие от механических дисковых тормозов, чьи стершиеся колодки делают их абсолютно нерабочими до момента подстройки, гидравлический тормоз будет функционировать. Но будет расти и износ колодок.

Дисковый тормозной механизм

Рис. 1 Схема работы дискового тормозного механизма с неподвижным суппортом.

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 (рис.1) состоит из:

— суппорта,

— одного, двух или четырех тормозных цилиндров,

— двух тормозных колодок,

— тормозного диска.

Конструкция дискового тормозного механизма на рисунке 1 называется тормозным механизмом с неподвижным суппортом, который жестко закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля.

Механизм состоит из тормозного диска, колодок с накладками, неподвижной скобы и двух гидроцилиндров. Чугунный тормозной диск жестко закреплен на ступице и вращается вместе с колесом.

Колодки с накладками и гидроцилиндры размещены в неподвижной скобе суппорта. Причем колодки свободно установлены на двух направляющих пальцах и прижимаются к ним фигурными пружинами. Гидроцилиндры соединены между собой гидравлической трубкой. Через штуцер по гибкому трубопроводу (тормозной шланг) в гидроцилиндры подводится тормозная жид­кость. В гидроцилиндре установлен клапан прокачки (системы крана Маевского) предназначенный для удаления воздуха из цилиндра при заправке системы тормозной жидкостью или ее разгерметизацией при ремонте.

Автоматическая регулировка зазора между колодками и диском осуществляется с помощью резиновых уплотнительных колец. При нажатии водителем на педаль тормоза, избыточное давление тормозной жидкости из главного тормозного цилиндра, через рабочий контур (тормозной трубопроводы), подается в рабочие тормозные цилиндры, и тормозное усилие прикладывается к их поршням, а через них к тормозным колодкам, в результате тормозные колодки прижимаются к диску. При торможении уплотнительные кольца деформируются в направлении движения поршня.

После прекращения торможения поршни отводятся в исходное положение за счет падения давления тормозной жидкости, легкого биения тормозного диска и упругости резиновых колец, в свою очередь тормоз­ные колодки отходят от диска и между ними устанавливается требуемый зазор. По мере износа фрикционных накладок зазор между ними и диском регу­лируются автоматически, так как резиновые уплотнительные кольца отво­дят поршни от колодок на одно и то же расстояние, определяемое упругой деформацией резиновых колец.

Сила трения между накладками тормозных колодок и диском находится в зависимости от мускульной силы, с которой нога водителя давит на педаль тормоза тем самым, осуществляя торможение вращения колеса автомобиля.

Для достижения более высокого тормозного усилиямогут быть установлены четыре рабочих цилиндра.

В суппорте дискового тормозного механизма может применяться только один рабочий цилиндр, в этом случае используется так называемый подвижный или «плавающий» суппорт (рис.2).

Рис.2 Дисковый тормозной механизм с подвижным «плавающим» суппортом.Положение суппорта: а — с изношенными колодками; б — после установки новых колодок.

При торможении под действием давления жидкости поршень прижи­мает внутреннюю тормозную колодку к диску. Плавающая скоба перемещается по направляющим пальцам, и суппорт прижимает наружную тормозную колодку к диску. Так как давление жидкости одинаково, то обе тормозных ко­лодки прижимаются к диску с одинаковыми усилиями. После прекращения торможения упругое резиновое кольцо отводит поршень от внутренней тор­мозной колодки. Гидроцилиндр вместе с суппортом (плавающая скоба) пере­мещаются по направляющим пальцам и освобождают наружную колодку.

Автоматическое регулирование зазора в тормозе осуществляется с помощью резинового упругого кольца.

Системы безопасности

• Распределения усилий (EBD);
• Противопробуксовочная (ASR);
• Курсовой устойчивости (ESP);
• Экстренного торможения (BA);
• Имитации блокировки дифференциала.

Системы активной безопасности Установить все эти системы удалось благодаря использованию дополнительных модулей:

• рабочего модуля (исполнительного механизма, врезанного в магистрали тормозной системы);
• электронного блока, управляющего модулем;
• датчиков определения скорости вращения колес.

Работают эти составляющие в зависимости от того, какая система безопасности задействуется. К примеру, при включении ABS во время торможения блок управления «следит» посредством датчиков за скоростью вращения колес. При обнаружении, что одно из них замедляется быстрее, блок подает сигнал на модуль, и последний при помощи клапанов снижает давление жидкости в магистрали этого колеса.

Тормозная система постоянно совершенствуется. Но если рассматривать только механическую составляющую, то особых улучшений она не требует. Поэтому ее доработки сводятся к использованию новых материалов при изготовлении дисков, барабанов, колодок.

А вот электронная составляющая доработкам подвергается чаще. Но здесь все сводится к расширению функционала блока управления. По такому принципу построены практически все системы безопасности, поскольку основой для них выступает ABS. Хотя все чаще системы, построенные на базе тормозов, взаимодействуют с другими, не относящимися к тормозной системе. К примеру, при срабатывании ESP, включаются не только тормозные механизмы, а и системы, следящие за работой мотора.

Уход за тормозами в машине

Основы правильного обслуживания подробно изложены в каждой инструкции по эксплуатации. Сводятся они к контролю состояния колодок и дисков при каждом плановом ТО, осмотру шлангов и металлических трубок магистралей, регламентной замене жидкости и контролю её уровня в расходном бачке главного цилиндра.

Недопустимо использование низкокачественных запчастей вторичного рынка. Дешёвые колодки не смогут эффективно работать, в лучшем случае появятся скрипы, а в худшем они способны быстро износить диски или отказать при перегреве.

Замену жидкости в системах с ABS надо проводить с применением специальной программы сканера, иначе в блоке останется старая смесь с водой и ржавчиной. Перекрытые клапаны не дадут её слить при обычной прокачке.

Сразу после замены колодок надо несколько раз нажать на тормоз, иначе педаль может неожиданно провалиться.

Но даже после этого некоторое время колодки будут прирабатываться, прежде чем наберут свою полную эффективность.

Разновидности

Тормоза на авто применяться начали сразу с момента появления машин. Первые системы были примитивными и простыми, но со своей задачей справлялись, поскольку и скорость движения автотранспорта была невысокой. По мере усовершенствования авто дорабатывались и тормоза. Также были разработаны различные виды тормозных систем со своими конструктивными отличиями и особенностями.

В целом, все виды тормозных систем, используемых на транспорте можно разделить по категориям:

1. Назначение
2. Тип привода
3. Устройство рабочих механизмов

Поскольку эта система должна осуществлять ряд функций, то в конструкции авто применяется несколько видов тормозов, и у каждого из них свое назначение.

Виды по назначению

На легковых машинах применяется два вида тормозов – рабочий и стояночный. Дополнительно же на автотранспорте могут применяться еще резервный и горный тормоза.

Рабочим осуществляется замедление машины вплоть до полного прекращения движения. Особенность их работы заключается в том, что скорость замедления зависит от силы нажатия на тормозную педаль.

Стояночный тормоз, как понятно из названия, предназначен для обездвиживания авто на стоянке. Благодаря ему колеса блокируются, и машина не сможет самовольно откатиться.

Резервный тормоз, еще называют аварийным. Нужен он для обеспечения остановки авто при поломке рабочей системы. На легковых моделях обычно резервного тормоза как отдельно стоящей системы нет, а его функцию выполняет стояночный тормоз.

Горный тормоз применяется на грузовиках. Суть его заключается в принудительном сбросе оборотов двигателя при движении с горы, что позволяет замедлить авто без использования рабочего тормоза, чтобы исключить перегрев и отказ рабочих механизмов.

Типы привода

Существующие виды тормозных систем различаются и по типу привода. В задачу привода входит передача усилия рабочие механизмы или выполнение определенных действий с их составными частями.

Их можно разделить на:

1. Механический
2. Гидравлический
3. Пневматический
4. Комбинированный

В механическом типе водитель воздействует на рабочие узлы посредством систем тяг, тросов и рычагов. Для рабочих тормозов этот тип привода обычно не используется, зато он нередко применяется на стояночном тормозе.

Гидравлический – самый распространенный на легковушках привод. Построен он на физическом свойстве жидкости — несжимаемости. Это позволяет использовать жидкость для передачи усилия на рабочие механизмы.

Устройство простейшей системы тормозов

Пневматический привод применяется на грузовиках. Здесь основным рабочим телом выступает сжатый воздух, нагнетаемый компрессором. Водитель же нажимая на педаль, открывает каналы, по которым воздух подается в специальные камеры связанные с рабочими механизмами.

Комбинированные приводы обычно используются на спецтехнике. Такой привод может включать в себя конструктивные элементы перечисленных типов приводов. К примеру, он может быть гидромеханическим, электромеханическим и т. д.

Разновидности рабочих механизмов

Рабочие механизмы воздействуют на колеса, обеспечивая замедление их вращения. То есть, это основные элементы тормозной системы. Они могут быть ленточными, дисковыми и барабанными. Первый тип практически не используется и его можно встретить только на спецтехнике. Суть работы его сводится к тому, что на оси, которая передает вращение на колесо, сделан барабан, с одетой на нем лентой. При торможении водитель воздействует на ленту, натягивая ее, и за счет трения скорость вращения барабана замедляется.

Дисковые механизмы – одни из самых распространенных на легковых машинах. Здесь основным рабочим элементом выступает диск, жестко посаженный на колесную ступицу. Привод системы связан с суппортом, установленном на тормозном диске. В нем установлены фрикционные колодки. При торможении посредством суппорта осуществляется прижим колодок к диску, и трение между ними замедляет вращение ступицы.

В барабанных тормозах вместо диска используется барабан, посаженный на ступицу. Внутри него на неподвижной части ступицы размещены две колодки в виде полумесяцев. При торможении привод обеспечивает разжатие колодок, в результате они прижимаются к барабану и замедляют его вращение.

Почему важно правильно заполнить документ?

Организация, являющаяся оператором технического осмотра и ее представитель-эксперт, несут ответственность за достоверность данных, отображенных в карте. Законодательные требования регламентируют определенную форму документа, предусматривающую перечень конкретных вопросов в сфере идентификации водителя и его транспортного средства, сопоставление нормативных и фактических величин параметров, а также отнесение транспорта к категории безопасного объекта.

Страховые компании снижают риски сотрудничества с неблагополучными клиентами за счет ориентирования на параметры автомобиля, подтвержденные диагностической картой. Аварии в результате несоответствия технического состояния авто нормативным требованиям, могут стать причиной делопроизводства, инициированного с целью привлечения к ответственности оператора за выпуск машину в аварийном состоянии, а также к компенсации понесенного таким авто вреда третьему лицу. Оформленный документ без учета нормативных требований, может стать причиной проблем у оператора.

Классификация тормозных систем автомобилей

Тормозное управление можно разделить на следующие виды:

• рабочее,
• запасное,
• стояночное,
• вспомогательное (износостойкое).

Рабочая тормозная система автомобиля — это основное средство торможения авто от сброса скорости до его полной остановки. Приводится в действие посредством нажатия педали ножного тормоза. Это самая эффективная система торможения среди прочих установленных.

Запасная тормозная система авто начинает действовать в случае отказа основной рабочей системы. Как правило, в роли запасного тормоза выступает оставшаяся исправной часть рабочего тормоза или стояночный тормоз.

Стояночная тормозная система машины используется для удержания авто после остановки, исключая возможность самопроизвольного начала движения. Управление происходит путем нажатия рычага ручного тормоза.

Вспомогательная тормозная система устанавливается, как правило, в грузовые автомобили для снижения износа основного рабочего тормоза во время длительного процесса торможения.

Если речь идет об автомобиле с прицепом, то прицепы, как и авто, снабжены своей отдельной системой торможения. Система носит название «тормоз наката» из-за лежащего в основе принципа срабатывания тормоза в процессе накатывания прицепа на автомобиль.

Помимо самого тормозного управления в автомобиле также должна быть предусмотрена сигнализация для оповещения о неисправности или поломке тормозной системы.

Стояночная тормозная система легковых автомобилей

Предназначение ручного, или стояночного тормоза — это удержание авто на стоянке, даже под определённым уклоном. По-простому, чтобы он не уехал самостоятельно после парковки. Также его называют парковочным тормозом, опытные водители часто называют просто ручником. В экстренной ситуации, при поломке основной системы торможения ручник допустимо использовать для уменьшения скорости и остановки транспорта. Стояночный тормоз приводится в действие посредством рукоятки усилием руки водителя, иногда ногой с помощью специальной педали (ножной стояночный тормоз). Чтобы обеспечить эффективную работу парковочного тормоза оптимально располагать его тормозные элементы на наиболее нагруженной оси либо нескольких осях при необходимости. В основном это задняя ось транспортного средства. Тип привода — механический, рукояткой водитель натягивает тросик, он притягивает колодки к барабану либо диску посредством тягового механизма. Также встречается электропривод, от водителя требуется только нажать на соответствующую кнопку.

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.

Стояночный тормоз.

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.

Запасной тормоз.

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.

Вспомогательные механизмы.

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.

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.

Виды и устройство вспомогательной тормозной системы

Вспомогательная тормозная система может быть представлена в виде следующих вариантов:

• моторный или горный тормоз;
• гидравлический тормоз-замедлитель;
• электрический тормоз-замедлитель.

Моторный тормоз

Заслонка горного тормоза

Моторный тормоз (он же “горный”) представляет собой специальную воздушную заслонку, установленную в выпускной системе двигателя автомобиля.  Также в его состав входят дополнительные механизмы ограничения подачи топлива и поворота заслонки, вызывающие дополнительное сопротивление.

При торможении водитель заслонку переводит в закрытое положение, а – в положение ограниченной подачи топлива в двигатель. Выпуск воздуха из цилиндров через выпускную систему становится невозможным. Двигатель глушится, но вращение коленчатого вала не прекращается.

В процессе выталкивания воздуха через выпускные отверстия поршень испытывает сопротивление, за счет чего замедляется вращение коленчатого вала. Таким образом тормозной момент передается на трансмиссию и далее к ведущим колесам автомобиля.

Гидравлический тормоз-замедлитель

Устройство гидравлического тормоза-замедлителя представляет собой:

• корпус;
• два лопастных колеса.

Гидравлический тормоз-замедлитель

Лопастные колеса установлены в отдельном корпусе друг напротив друга на небольшом расстоянии. Между собой они жестко не связаны. Одно колесо, соединенное с корпусом тормоза, установлено неподвижно. Второе устанавливается на вале трансмиссии (например, карданном) и вращается вместе с ним. Корпус наполняется маслом для создания сопротивления вращению вала. Принцип работы данного устройства напоминает гидромуфту, только здесь крутящий момент не передается, а наоборот рассеивается, переходя в тепло.

Если гидравлический тормоз-замедлитель устанавливается перед коробкой передач, то он может обеспечить несколько стадий интенсивности торможения. Чем ниже передача, тем, соответственно, эффективнее торможение.

Электрический тормоз-замедлитель

Аналогично функционирует электрический тормоз-замедлитель, который состоит из:

• ротора;
• обмоток статора.

Электрический тормоз-замедлитель

Данный тип тормоза-замедлителя на автомобиле с механической  трансмиссией расположен в отдельном корпусе. Ротор замедлителя соединен с карданным валом либо с любым другим валом трансмиссии, а неподвижные обмотки статора закреплены в корпусе.

В результате подачи напряжения на обмотки статора появляется магнитное силовое поле, которое препятствует свободному вращению ротора. Возникающий тормозной момент,подобно гидрозамедлителю, подводится к ведущим колесам транспортного средства через трансмиссию.

На прицепах и полуприцепах при необходимости также может устанавливаться тормоз-замедлитель как электрического, так и гидравлического типа. На этот случай одна из осей должна быть выполнена с полуосями, между которыми и будет установлен замедлитель.