Какие бывают тормозные системы

Типы тормозных механизмов, применяемые в автомобилях

На подавляющем большинстве авто установлены тормозные механизмы фрикционного типа, работающие по принципу сил трения. Устанавливаются они непосредственно в колесе и конструктивно подразделяются на:

• барабанные;
• дисковые.

Существовала традиция устанавливать барабанные механизмы на задние колеса, а дисковые на передние. Сегодня в зависимости от модели могут ставиться одинаковые типы на все четыре колеса – или барабанные, или дисковые.

Устройство и работа барабанного тормозного механизма

Устройство системы барабанного типа (барабанный механизм) состоит из двух колодок, тормозного цилиндра и стяжной пружины, размещенных на щите внутри тормозного барабана. На колодки наклепаны или приклеены фрикционные накладки.

Тормозные колодки своими нижними концами шарнирно закреплены на опорах, а верхними – под воздействием стяжной пружины – упираются в поршни колесного цилиндра. В незаторможенном положении между колодками и барабаном имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение колеса.

Когда через тормозную трубку в цилиндр поступает жидкость, поршни, расходясь, раздвигают колодки. Они приходят в плотное соприкосновение с вращающимся на ступице тормозным барабаном, и сила трения вызывает торможение колеса.

Необходимо отметить, что в приведенной конструкции износ передних и задних колодок происходит неравномерно. Дело в том, что фрикционные накладки передней по ходу движения колодки в момент торможения при движении вперёд прижимаются к барабану всегда с большей силой, чем задние. Как выход, рекомендуется менять колодки местами через определенный срок.

Тормозной механизм дискового типа

Устройство дисковых тормозов состоит из:

1. суппорта, закрепленного на подвеске, в теле которого размещены наружный и внутренний тормозные цилиндры (может быть один) и две тормозные колодки;
2. диска, который закреплен на ступице колеса.

При торможении поршни рабочих цилиндров с помощью гидравлики прижимают тормозные колодки к вращающемуся диску, останавливая последний.

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.

https://youtube.com/watch?v=pZNkTx_WAVU

Барабанные и дисковые тормоза

Барабанный тормозной механизм (рис. 4) состоит из:

• тормозного щита,
• тормозного цилиндра,
• двух тормозных колодок,
• стяжных пружин,
• тормозного барабана.

Схема работы барабанного тормозного механизма

1 – тормозной барабан; 2 – тормозной щит; 3 – рабочий тормозной цилиндр; 4 – поршни рабочего тормозного цилиндра; 5 – стяжная пружина; 6 – фрикционные накладки; 7 – тормозные колодки

Тормозной щит жестко крепится на балке заднего моста автомобиля, а на щите, в свою очередь, закреплен рабочий тормозной цилиндр. При нажатии на педаль тормоза поршни в цилиндре расходятся и начинают давить на верхние концы тормозных колодок. Колодки в форме полуколец прижимаются своими накладками к внутренней поверхности круглого тормозного барабана, который при движении автомобиля вращается вместе с закрепленным на нем колесом. Торможение колеса происходит за счет сил трения, возникающих между накладками колодок и барабаном. Когда же воздействие на педаль тормоза прекращается, стяжные пружины оттягивают колодки на исходные позиции.

Преимущества барабанных тормозов:

• низкая стоимость, простота производства;
• обладают эффектом механического самоусиления. Благодаря тому, что нижние части колодок связаны друг с другом, трение о барабан передней колодки усиливает прижатие к нему задней колодки. Этот эффект способствует многократному увеличению тормозного усилия, передаваемого водителем, и быстро повышает тормозящее действие при усилении давления на педаль.

Дисковый тормозной механизм (рис.5) состоит из:

• суппорта,
• одного или двух тормозных цилиндров,
• двух тормозных колодок,
• тормозного диска.

Схема работы дискового тормозного механизма

1 – наружный рабочий цилиндр (левого) тормоза; 2 – поршень; 3 – соединительная трубка; 4 – тормозной диск переднего (левого) колеса; 5 – тормозные колодки с фрикционными накладками; 6 – поршень; 7 – внутренний рабочий цилиндр переднего (левого) тормоза

Суппорт закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля. В нем находятся два тормозных цилиндра и две тормозные колодки. Колодки с обеих сторон «обнимают» тормозной диск, который вращается вместе с закрепленным на нем колесом. При нажатии на педаль тормоза поршни начинают выходить из цилиндров и прижимают тормозные колодки к диску. После того, как водитель отпустит педаль, колодки и поршни возвращаются в исходное положение за счет легкого «биения» диска. Дисковые тормоза очень эффективны и просты в обслуживании. Даже новичку замена тормозных колодок в этих механизмах доставляет мало хлопот.

Преимущества дисковых тормозов:

• при повышении температуры характеристики дисковых тормозов довольно стабильны, тогда как у барабанных снижается эффективность
• температурная стойкость дисков выше, в частности, из-за того, что они лучше охлаждаются
• более высокая эффективность торможения позволяет уменьшить тормозной путь
• меньшие вес и размеры
• повышается чувствительность тормозов
• время срабатывания уменьшается
• изношенные колодки просто заменить, на барабанных приходится предпринимать усилия на подгонку колодок, чтобы одеть барабаны
• около 70% кинетической энергии автомобиля гасится передними тормозами, задние дисковые тормоза позволяют снизить нагрузку на передние диски

Общая схема работы тормозной пневмосистемы.

При запуске двигателя одновременно включается в работу компрессор. Он забирает атмосферный воздухи подает его в систему до момента достижения рабочего давления. Давление в системе определяет и ограничивает регулятор давления. Избыток воздуха направляется через выпускной клапан обратно в атмосферу. После регулятора давления воздух прогоняется через осушитель воздуха. Это устройство необходимо для фильтрации различных примесей и удержания паров атмосферной влаги. Сухой воздух обеспечивает безаварийную работу системы, особенно в морозное время. В большинстве систем регулятор давления и осушитель воздуха объединены в общий узел, оснащенный небольшим отдельным ресивером. Ресивер помогает осушителю выполнять функцию регенерации.

После осушителя воздух распределяется четырехконтурным защитным клапаном:

• в два независимых контура рабочей тормозной системы, оборудованных раздельными ресиверами;
• в контур стояночной и аварийной систем, оснащенный самостоятельным ресивером (через этот контур также происходит питание системы торможения прицепа);
• в контур питания дополнительных потребителей воздуха (пневмоподвески и других).

• Кроме разделения потока воздуха клапан обеспечивает:
• последовательное заполнение контуров сжатым воздухом.
• при падении в каком-либо давления ниже допустимого – герметичность в остальных.

Водитель осуществляет управление главным тормозным краном через педаль тормоза. Через полости тормозного крана воздух под давлением нагнетается в тормозные камеры передних колес, через управляющие элементы – тормозные камеры задних колес. Камеры штоками воздействуют на механизмы разведения (сжатия) тормозных колодок. Автомобиль тормозит.

В контуре стояночной и аварийной тормозных систем воздух из ресивера подается на ручной тормозной кран, который управляет подачей воздуха в энергоаккумуляторы, которые устанавливаются как правило на задние колеса. Посредствам ручного тормозного крана сбрасывается давление из такого аккумулятора. В результате, пружина воздействует на испонительные механизмы. Она принудительно давит на шток тормозной камеры, обеспечивая безопасную постановку грузового автомобиля на стоянку. Энергоаккумуляторы помогают избежать аварии во время движения. Когда давление системы упадет ниже допустимого, они тормозят машину.

Еще из ресивера контура стояночной и аварийной тормозных систем подается питание на кран управления тормозами прицепа. Пневматические системы автомобиля и прицепа соеденяются с помощью питающих соединительных головок. Управляющие сигналы в систему торможения прицепа параллельно поступают от тормозных систем автомобиля: рабочей, стояночной, аварийной.

При соединении тормозной системы прицепа с основной тормозной системой грузовика подключаются отдельно:

• питающая магистраль исполнительных механизмов,
• управляющая магистраль.

Если на прицепе стоят тормозные камеры, оснащенные энергоаккумуляторами, дополнительно собирается цепь управления секциями энергоаккумуляторов. По питающей магистрали сжатый воздух, минуя тормозной кран прицепа, наполняет ресивер прицепа. По управляющей магистрали пневмосигнал подается в цепь управления тормозным краном прицепа. В зависимости от расположения осей, прицепы оснащаются одним или двумя регуляторами тормозных сил. Эти устройства позволяют корректировать выходной сигнал с тормозного крана, исходя из загрузки прицепа. Отрегулированный сигнал поступает в антиблокировочную систему прицепа.

Антиблокировочные системы грузовика и прицепа контролируют процесс равномерного торможения колесами. Их работу обеспечивают:

• датчики угловой скорости колес,
• электромагнитные клапаны – модуляторы,
• электронный блок управления,
• сигнальные лампы.

Система контроля и сигнализации – это манометр, показывающий водителю давление в пневмосистеме (иногда два, по числу контуров рабочей системы), и индикаторные лампы разного цвета, через датчики, контролирующие работу системы и сигнализирующие о ее состоянии.

Тормозная пневмосистема грузового автомобиля технически сложный механизм. Тяжелая габаритная машина должна надежно и предсказуемо вести себя на любой дороге. Знание устройства, принципа действия составных частей и элементов тормозной системы поможет в правильном уходе за ней. В благодарность – тормоза не подведут водителя в экстремальной ситуации.

Типы тормозных систем у разных моделей легковых автомобилей

Попробуем разобраться какие типы тормозных систем эксплуатируются на легковых автомобилях. Существуют следующие разновидности тормозных систем легковых автомобилей: рабочая (она же основная), запасная, парковочная (стояночная), вспомогательная (ABS), исключающая блокировку колёс машины при торможении, уменьшая тормозной путь и увеличивая управляемость во время снижения скорости.

https://youtube.com/watch?v=eHJCrXmSN0k

Далее разберем подробнее устройство различных тормозных систем легкового автомобиля. В основе лежат механизмы торможения и их приводы. Сам тормозной механизм нужен для создания определенного усилия, которое приводит к замедлению либо остановке машины. Он расположен на ступице колеса, при повышении давления в замкнутой системе колесные цилиндры прижимают колодки к стенкам барабанов либо поверхности дисков, под действием силы трения скорость движения снижается, это получается за счёт того, что одна часть неподвижна (тормозные колодки), а другая часть совершает вращательные движения (тормозной барабан либо диск).

Применяются различные типы приводов тормозной системы на разных легковых автомобилях:

1. Механический: работает за счёт тросов и рычагов, в основном используется для парковочного тормоза.
2. Гидравлический: работает за счёт колебания давления тормозной жидкости в герметичном контуре.
3. Пневматический: для перемещения колодок используется воздух.

В большинстве транспортных средств почти всегда, кроме ручника, применяется гидравлический привод систем торможения.

Гидропривод состоит из:

1. Главного тормозного цилиндра.
2. Колесных (рабочих) тормозных цилиндров.
3. Вакуумного усилителя.
4. Некоторые авто оснащены блокомABS.
5. Регулятора давления задних тормозов (для машин без ABS).
6. Рабочих контуров.

Назначение главного тормозного цилиндра — преобразовать усилие, приложенное к тормозной педали, в давление жидкости в тормозных контурах.

Вакуумный усилитель позволяет создать большее давление при меньшем усилии при нажатии на педаль тормоза. Это делает вождение более комфортным.

Регулятор давления предотвращает движение юзом, обеспечивает равномерное торможение передней и задней оси путем уравнивания давления в заднем контуре.

Контуры— это трубки, доставляющие тормозную жидкость ко всем колесным тормозным цилиндрам, что обеспечивает прижимание колодок.

Во многих автомобилях совместно с гидравлической системой работают вспомогательные электронные:

1. Антиблокировочная система, ABS. Предотвращает блокировку колёс во время снижения скорости, делая машину более контролируемой и управляемой.
2. Система курсовой устойчивости, ESC. Это система динамической стабилизации, она не даёт автомобилю отклонится от заданной траектории при резком маневрировании.
3. Усилитель экстренного торможения, BAS. Уменьшает время срабатывания тормозов при экстренном торможении, сокращая тормозной путь.
4. Система, распределяющая тормозные усилия, EBD. Распределяет усилие на каждое из колес в зависимости от скорости его движения.

Рассмотрим особенности компоновки тормозных систем современных легковых автомобилей:

• Поосевая компоновка самая простая. Один контур в ней отвечает за передние колёса, другой — за задние. Достоинство состоит в исключении движения в сторону при одном рабочем контуре. Недостаток: если повреждается передний контур, эффективность торможения снижается не менее, чем на 65%.
• Диагональная компоновка. В ней один контур отвечает за правое переднее и левое заднее колеса, второй —левое переднее и правое заднее колеса. Преимущество такого контура в равномерном распределении тормозящего усилия. Но при повреждении любого из контуров эффективность торможения падает на 50%.
• Полная компоновка. В ней один контур отвечает за четыре колеса, другой —за передние. При такой компоновке система торможения передних колес всегда остается в работоспособном состоянии, что обеспечивает возможность безопасной остановки.

https://youtube.com/watch?v=LX5F5gIRC4o

Схема дисковых тормозов

Дисковый тормозной механизм состоит из тормозного диска, который закреплен на колесе и вращается вместе с ним, двух неподвижных колодок, которые установлены внутри суппорта по обе стороны от тормозного диска.

Суппорт крепится на кронштейне. На суппорте, в его пазах также крепятся рабочие цилиндры, которые во время торможения прижимают тормозные колодки к диску.

Тормозные колодки после отпускания педали тормоза возвращаются в исходное положение пружинными элементами.

Тормозной диск в процессе торможения, под воздействием сил трения сильно нагревается. Охлаждение тормозных дисков происходит за счет конвективного омовения потоком воздуха. Для улучшения отвода накапливаемого диском тепла в нем делаются специальные отверстия и в этом случае диск является вентилируемым. Для еще большего повышения эффективности процесса торможения и нивелирования последствий перегрева диска на спортивных и скоростных автомобилях устанавливают тормозные диски, изготовленные с применением специальных керамических материалов.

Тормозной привод служит для обеспечения управления всеми составляющими тормозного механизма. В современных тормозных системах применяются такие типы тормозных приводов: механический, пневматический, гидравлический, электрический и комбинированный.

Механический привод применяется в стояночной тормозной системе (ручник). Механический привод — это система тяг, тросов и рычагов, которые служат для соединения рычага стояночного тормоза с тормозным механизмом задних колес автомобиля.

Существует также система механического привода стояночного тормоза, приводимая в действие с помощью ножной педали.

Гидравлический привод является наиболее распространенным типом привода в рабочей системе тормозов. Конструкция гидравлического привода включает: педаль тормоза, главный тормозной цилиндр, вакуумный усилитель тормозов, рабочие цилиндры, шланги и трубопроводы.

Принцип работы гидравлического привода тормозов описан чуть выше.

Для обеспечения надежности тормозной системы работа гидравлического привода организуется по двум (как правило) независимым контурам. При поломке одного контура, его функции берет на себя другой контур. Рабочие контуры могут дублировать функции друг-друга либо выполнять часть какую-то часть функций второго контура. Возможно также и выполнение каждым контуром строго своих функций. Наиболее распространенной является диагональная схема работы контуров.

Пневматический привод используется преимущественно в тормозной системе грузовых автомобилей.

Комбинированный тормозной привод, как следует из названия, представляет собой сочетание (комбинацию) двух видов привода (электропневматический, например).

Далее скажем пару слов о дополнительных системах, которые делают автомобиль более безопасным…

Анти-блокировочная система ABS, предназначается для предотвращения блокирования колес автомобиля во время очень сильного нажатия на педаль тормоза, что позволяет избежать движения юзом, и сохранить контроль над автомобилем. В состав системы ABS (Antilock Brake System) входят три элемента – это датчик измерения скорости, который устанавливается на каждом колесе, модулятор давления тормозной жидкости и блок управления системой ABS.

Система TCS создана на основе системы ABS и предназначена для предотвращения пробуксовывания колес во время слишком резкого старта или на скользкой дороге. Система (Traction Control System) существует и под названиями: ASR, ASC, ETS. Она отличается от системы ABS только наличием модифицированного блока управления.

ESP. Еще одной полезной системой, которая может устанавливаться на автомобиле, является система электронной стабилизации колес ESP. Эта система работает в повороте, причем его угол и скорость не имеют значения, при возникновении заноса задней оси автомобиля, ESP (Electronic Stability Program) обеспечивает подтормаживание переднего наружного колеса. В такой ситуации образуется стабилизирующий момент, возникающий между колесами автомобиля, который возвращает движущийся автомобиль на безопасную траекторию.

Рейтинг популярных тормозных дисков

Тормозной диск – важная комплектующая автомобиля. От качества детали зависит безопасность и комфорт вождения. Развитие науки и техники позволяет совершенствовать технические характеристики и находить новые решения в деле автомобильной комплектации. Существует небольшой рейтинг  лидерами рынка, специализирующихся на производстве расходников.

Ferodo

Компания, входящая в английский концерн Federal-Mogul, занимается производством элементов тормозных систем с конца 19 века. Специализируется на запчастях для легкового и коммерческого транспорта.

Тормозные диски Ferodo – элитный товар. Характеризуются высоким качеством, износостойкостью, равномерностью нагрева и устойчивостью к высоким температурам, обеспечивающим отличное торможение. Продукт покрыт антикоррозийным составом.

Nibk

Концерн JNBK (Япония) выпускает диски и колодки, а также имеет большой ассортимент других запасных частей для городских авто

В последнее время уделяет большое внимание комплектующим для спортивных машин

Продукция Nibk соответствует высоким стандартам качества, цены при этом доступные. Особые технологии производства чугуна позволяют увеличить время эксплуатации изделия.

Диски покрыты антикоррозийным покрытием, обладают повышенной сопротивляемостью агрессивным химическим составам, характерным для городских дорог, защищены от влаги. Небольшой недостаток заключается в шуме, производимом деталью во время работы.

Brembo

Итальянский лидирующий производитель комплектующих для тормозных систем. Оригинальные диски Brembo имеют уникальное, затвердевающее под УФ-лучами покрытие, производимое на водной основе, что делает его безвредным для окружающей среды.

Оно защищает деталь от воды и соли, что особенно важно для езды по городу

Bosch

Известный немецкий производитель как запасных частей для автомобилей, так и бытовой техники, инструментов и т.д.

Изготавливается диски для легковых авто, мотоциклов, грузовиков и споркаров. Продукция Bosch долговечна, устойчива к износу, не производит много шума, сохраняет функциональность при любой погоде.

Lucas TRW

TRW – ведущая европейская компания по производству комплектующих. Диски этой фирмы качественные и безопасные. Материал изготовления – чугун и высокоуглеродистые сплавы.

Чугунные изделия прочны и покрыты защитным слоем, поэтому не ржавеют. Детали из сплавов обладают меньшим весом, устойчивы к деформациям и воздействию температур.

Ebc brakes

Продукция английской компании популярна как в Европе и Азии, так и в Соединенных Штатах. Является лидером среди производителей комплектующих для мототранспорта, но выпускает детали и для спортивных и городских авто.

EBC brakers использует технологию проверки изделий рентгеном для отбраковки деталей с внутренними дефектами (полостями и т.д.), что повышает качество продукта. Перфорированные изделия не имеют сквозных отверстий, что исключает риск растрескивания запчасти.

Otto zimmermann

Известный немецкий производитель неоригинальных запасных частей. Высокое качество по доступной цене. Фирма выпускает продукцию как для конвейерной сборки, так и для вторичного рынка.

Диски OZ идентичны оригинальным и соответствуют требованиям оригинальных производителей. Качество хорошее, устойчивы к истиранию.

Ate

Еще один немецкий бренд неоригинальных деталей, качество которых соперничает с оригинальными. Диски Ate представлены всего двумя линейками: оригиналы и усиленные. Оригинальные детали производятся для большого количества мировых марок авто, в том числе для Mercedes.

Конструкция усиленных позволяет изделиям выдерживать повышенные нагрузки при спортивной езде, машина держит дорогу и на мокрой трассе, не боятся грязи, влаги и перегрева.

Достоинства и недостатки дисковой системы

К очевидным плюсам относятся:

• высокая эффективность торможения;
• стойкость к перегревам;
• стабильность работы даже после попадания воды;
• точность срабатывания по колёсам;
• простота компоновки;
• малая затратность обслуживания;
• низкий вес неподрессоренных масс.

Минусами стали только плохая защищённость от загрязнений и механических повреждений. Изначально высокая себестоимость при массовом производстве исключается из перечня недостатков. Дисковые тормоза сейчас применяются практически на всех классах автомобилей, в том числе и ряде грузовых. Исключение составляют лишь вездеходы, где на первый план выходит защита на плохих дорогах.