Типы привод тормозной системы

Устройство автомобилей

Тормозной привод и его разновидности

Тормозным приводом называют совокупность устройств, предназначенных для передачи энергии от ее источника к тормозным механизмам и управления этой энергией в процессе передачи с целью осуществления торможения требуемой эффективности.

Тормозной привод – элемент тормозной системы, предназначенный для дистанционного управления тормозными механизмами и (при использовании усилителя) уменьшения мускульного усилия на органах управления.

В задачи тормозного привода входит осуществление следующих функций:

• создание запаса энергии рабочего тела (для систем с пневмоприводом);
• подача энергии к исполнительным органам (тормозным камерам, тормозным цилиндрам);
• регулирует интенсивность торможения.

В зависимости от количества контуров, по которым передается энергия мускульной силы водителя или рабочего тела от управляющего к исполнительному органу, различают одноконтурные, двухконтурные и многоконтурные тормозные приводы.

Двухконтурные и многоконтурные тормозные приводы обычно используются для совмещения функций рабочей тормозной системы с аварийной тормозной системой, поскольку повреждение одного из контуров позволяет сохранять работоспособность общей системы управления торможением автомобиля, хоть и в ограниченном качестве.
Одноконтурные приводы в рабочих тормозных системах современных автомобилей практически не применяются, поскольку это не соответствует требованиям нормативов и стандартов в отношении безопасности движения.

Схемы образования независимых контуров тормозного привода могут быть различными:

• один контур обслуживает тормозные механизмы передних колес, другой – задних (простейшая схема);
• один контур обслуживает тормозные механизмы переднего левого и заднего правого колес, другой – переднего правого и заднего левого (диагональные контуры);
• один контур обслуживает тормозные механизмы всех передних и задних колес, другой – только передних колес;
• один контур обслуживает тормозные механизмы передних колес и заднее правое, другой контур – передние колеса и заднее левое (L-образный контур);
• оба контура обслуживают тормозные механизмы всех колес автомобиля. Такая схема является наиболее надежной, поскольку предусматривает полное сохранение тормозных качеств в случае отказа одного из контуров, но из-за высокой стоимости применяется в основном на дорогих легковых автомобилях.

По типу рабочего тела или виду используемой при торможении энергии тормозные приводы рабочих тормозных систем бывают механическими, гидравлическими, пневматическими, электрическими и комбинированными.

Механический тормозной привод

Механический привод состоит из системы тяг, рычагов, валиков или тросов, позволяющих дистанционно управлять тормозными механизмами автомобиля. Он прост в устройстве, но обладает существенными недостатками, к которым в первую очередь следует отнести:

• сложность дифференцирования тормозных усилий между колесами;
• потери энергии в шарнирах и сочленениях привода, что приводит к необходимости применения значительных усилий при управлении (КПД таких приводов не превышает 0,4…0,6);
• для уменьшения усилия на управляющем органе (педали или рычаге) приходится применять значительное передаточное число привода, что приводит к увеличению хода управляющего органа;
• появление люфтов при износе сопрягаемых деталей привода, что может привести к нестабильному или запоздалому срабатыванию;
• необходимость в частых регулировках и обслуживании;
• сложность защиты привода от воздействий внешней среды (механические повреждения, коррозия, обледенение и т. п.);
• усложнение конструкции привода и, как следствие, снижение его надежности при значительной базе автомобиля и сложной конфигурации кузова (несущей системы), а также при применении в многоосных автомобилях и автопоездах.

В настоящее время механический привод встречается только в конструкциях стояночной тормозной системы автомобилей. В этом случае используется неоспоримое преимущество механического привода – способность неограниченно долго сохранять заданное усилие.

Гидравлический тормозной привод

Гидравлический привод имеет более сложное устройство, чем механический, поскольку в его конструкции присутствуют сложные гидравлические узлы и приборы (гидроцилиндры, регуляторы и т. п.). Тем не менее, он выгодно отличается от механического привода удобством передачи энергии (тормозные трубки можно проложить где угодно и как угодно), а также возможностью использовать усилители для уменьшения усилия на управляющем органе тормозной системы.
По сравнению с пневматическим приводом гидравлический срабатывает значительно быстрее благодаря малой сжимаемости жидкости. При нормальной температуре жидкости КПД гидравлического привода составляет 0,85…0,9.

Основные недостатки гидропривода:

• возможность попадания воздуха в гидравлический привод и образования паровых пробок, что резко снижает эффективность его работы вплоть до отказа;
• снижение КПД при низких температурах из-за увеличения вязкости жидкости;
• вероятность закипания жидкости при длительном торможении (например, на затяжных спусках);
• применение в качестве рабочего тела жидкостей, способных нанести вред окружающей среде, растительному и животному миру, а также человеку.

В качестве усилителей гидравлических приводов обычно применяются устройства, использующие энергию вакуума из всасывающего трубопровода системы питания двигателя. Такие устройства обладают существенным недостатком – они не способны накапливать энергию, и при остановке двигателя эффективность работы тормозной системы резко падает.
В некоторых автомобилях для работы усилителей используют энергию сжатого воздуха, нагнетаемого специальными компрессорными установками, но такие приводы существенно усложняют конструкцию тормозной системы и применяются ограниченно.
Из-за отмеченных недостатков гидроприводы тормозных механизмов применяются только в легковых автомобилях и грузовиках малой и средней грузоподъемности.

На современных автомобилях в состав гидравлического привода тормозов могут входить различные электронные системы: антиблокировочная система тормозов (АБС), усилитель экстренного торможения, система распределения тормозных усилий, электронная блокировка дифференциала и т. п.

Пневматический тормозной привод

Пневматический привод намного сложнее и дороже механического и гидравлического приводов, но обладает существенными преимуществами:

• не нуждается в применении усилителей, поскольку энергии сжатого воздуха достаточно для срабатывания тормозных механизмов любой мощности;
• в качестве рабочего тела не используются токсичные и вредные жидкости и газы (преимущество перед гидравлическим приводом);
• не боится попадания в систему воздуха, как гидравлический привод;
• способен накапливать запас энергии сжатого воздуха для расходования ее в автономном режиме, при неработающем двигателе;
• трубопроводы для подвода сжатого воздуха можно проложить в соответствии с требуемой компоновкой тормозной системы (преимущество перед механическим приводом).

Подобно гидравлическому, пневматический тормозной привод может разделяться на отдельные автономные контуры.

Основными недостатками пневматического привода являются:

• высокая стоимость (тормозной привод одиночного автомобиля «КамАЗ» включает 25 аппаратов, 6 ресиверов и 70 метров трубопроводов);
• относительно большое время срабатывания и растормаживания (время срабатывания у одиночных автомобилей – 0,4…0,7 с, у автопоездов – до 1,5 с);
• дополнительный шум при работе;
• образование водяного конденсата в трубопроводах, способного закупорить их при низких температурах ледяными пробками.

Благодаря способности снижать усилие на управляющих органах тормозных механизмов, а также возможности накапливать энергию для автономной работы, пневматические приводы тормозов получили широкое распространение на грузовых автомобилях и автобусах полной массой более 9 т.

Электрический привод тормозов

Электрический тормозной привод использует для работы энергию электрического тока и электромагнитного поля. Такой привод для эффективной работы требует наличия мощных и емких источников электрического тока.
Поскольку на автомобилях электрическая энергия вырабатывается в ограниченном количестве для обеспечения работы системы электрооборудования, электрический привод тормозов не получил распространения в автотранспортных средствах. Очень редко такой привод можно встретить в конструкции тормозных систем легковых прицепов.

Комбинированный тормозной привод

Комбинированный тормозной привод представляет собой комбинацию двух или даже нескольких типов привода. Так, например, на автомобилях может применяться электропневматический привод, пневмогидравлический привод и т. п. Комбинированные приводы тормозов практически не применяются на автотранспортных средствах из-за сложности конструкции.

Источник

Тормозные приводы. Назначение, типы. Устройство и работа гидравлического тормозного привода.

1. Назначение и типы тормозных приводов.

2. Общее устройство гидравлического тормозного привода рабочей тормозной системы.

3. Устройство и работа гидравлического тормозного привода рабочей тормозной системы автомобиля ВАЗ — 2101.

4. Устройство и работа механического привода стояночного тормоза автомобилей. Регулировочные устройства механического привода (для самостоятельной работы).

Назначение и типы тормозных приводов.

Тормозной привод предназначен для осуществления силовой связи между органом управления и тормозными механизмами.

Механический тормозной привод используется, как правило, в стояночной тормозной системе. В рабочей тормозной системе современных автомобилей механический тормозной привод не применяется ввиду трудности получения больших приводных сил.

Гидравлический тормозной приводявляется наиболее часто применяемым приводом рабочей тормозной системы легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности.

Достоинства гидравлического тормозного привода:

– малое время срабатывания и высокий КПД (до 0,95);

– равенство приводных сил на тормозных механизмах левых и правых колес;

– удобство компоновки и простота обслуживания;

– возможность необходимого распределения приводных сил между передними и задними колесами (применение цилиндров с различными диаметрами);

– пропорциональность усилия на педали и приводных сил (наличие силового следящего действия).

Недостатки гидравлического тормозного привода:

– снижение КПД при низких температурах;

– выход из строя при местных повреждениях;

– сложность использования для привода прицепов в автопоездах.

В пневматическом тормозном приводе усилие от органа управления на тормозные механизмы передается сжатым воздухом. Применяются пневмоприводы на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, автобусах, автопоездах.

Комбинированный пневмогидравлический тормозной привод в качестве рабочего тела использует воздух (пневматические контуры) и жидкость (гидравлические контуры). Применяются такие приводы в многоосных тягачах, большегрузных автопоездах, а также в грузовых автомобилях средней грузоподъемности как отечественного, так и зарубежного производства.

Пневмогидравлический тормозной привод сочетает в себе положительные качества гидравлического привода (быстродействие, одновременное начало торможения всех колес, малые габариты) и пневматического (легкость управления, возможность создания больших усилий, точность слежения, легкость подсоединения и управления тормозными усилиями на буксируемом прицепе). Широкому распространению пневмогидравлических приводов препятствуют сложность конструкции, большой объем работ по техническому обслуживанию, повышенная вероятность отказов.

Комбинированный электропневматический тормозной привод получил распространение сравнительно недавно с развитием электронных систем управления. Он представляет собой сочетание электрического и пневматического приводов, где создание тормозных усилий осуществляется сжатым воздухом, а управление всеми аппаратами – электрическим путем.

Наряду с достоинствами (короткое время срабатывания тормозных механизмов удаленных осей прицепа или полуприцепа; возможность получения оптимального распределения тормозных сил между передними и задними колесами автомобиля; одновременное срабатывания тормозов на всех звеньях автопоезда, что способствует уменьшению сжимающих усилий в сцепке и увеличение устойчивости автопоезда и снижение риска складывания) у данного типа привода есть и недостатки (опасность нарушения контактов, сбоя в работе компьютера или механического повреждения проводников, что приводит к полному выходу тормозного привода из строя; необходимость наличия одного или нескольких контуров тормозной системы тягача и управления прицепом с параллельным дублированием традиционным пневматическим приводом), что препятствует его широкому распространению.

Источник

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.

Разновидность современных тормозных систем.

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:

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.

Источник