Приводы тормозных систем
Механический тормозной привод применяется для стояночной
тормозной системы благодаря тому, что он может
обеспечить высокую надежность при длительном действии.
На легковых автомобилях в качестве стояночного тор
мозного механизма в основном используют механизмы зад
них колес с рычажно-тросовым приводом
В грузовых автомобилях конструкция привода зависит
от конструкции и места установки стояночного тормозного
механизма, который может устанавливаться в трансмиссии
(ГАЗ, ЗИЛ), а также в стояночной тормозной системе, могут
использоваться колесные тормозные механизмы рабочей
тормозной системы (КамАЗ, КЛЗ). Например, на автомобиле
ЗИЛ-431410 применяется барабанный колодочный
тормозной механизм, установленный на конце ведомого вала
коробки передач. Привод к нему осуществляется короткой
рычажной системой, что возможно при малом расстоянии
от рычага управления до тормозного механизма.
Гидравлический тормозной привод состоит из ряда узлов
и деталей, основными из которых являются:
• главный тормозной цилиндр;
• колесные тормозные цилиндры.
Гидравлический тормозной привод применяется на всех
легковых и некоторых грузовых автомобилях. Тормозная
система с гидравлическим приводом одновременно выполняет
функции рабочей, запасной и стояночной систем. Для
повышения надежности на легковых автомобилях ВАЗ и
АЗЛК применяют двухконтурный гидравлический привод,
который состоит из двух независимых приводов, действующих
от одного главного тормозного цилиндра на тормозные
механизмы отдельно передних и задних колес. На легковых
автомобилях ГАЗ с той же целью предусмотрен в приводе
тормозов разделитель, позволяющий использовать исправный
контур тормозной системы в качестве запасной в случае
аварийного отказа другого контура.
Наиболее простая схема двухконтурного гидравлического
привода применена на автомобиле ВАЗ-2101 с
главным тормозным цилиндром типа «Тандем».
В нем имеются две секции с автономным питанием тормозной
жидкостью. Передняя секция связана трубопроводом с
задним тормозным контуром, а задняя — с передним.
В гидроприводе автомобилей ГАЗ рабочие цилиндры
имеют резиновые предпоршневые манжеты. В расторможен
ном состоянии в системе необходимо поддерживать небольшое
избыточное давление, чтобы не было подсоса воздуха и
система оставалась герметичной. В таких системах в главном
тормозном цилиндре обязательно устанавливают обратный
клапан, нагружающая пружина которого рассчитана на
поддержание заданного избыточного давления.
В главном тормозном цилиндре типа «Тандем» обратный
клапан отсутствует. При торможении перепускные клапаны
закрываются, герметизируя предпоршневые полости. В таком
тормозном приводе, как и у большинства современных автомобилей,
применяется регулятор тормозных сил, предотвращающий
вероятность юза задних колес при торможении.
В некоторых тормозных системах с гидроприводом, когда
применяются дисковые тормозные механизмы на передних
колесах и барабанные — на задних, в приводе к дисковым
тормозным механизмам устанавливают клапан задержки,
который обеспечивает одновременное начало торможения
всех колес автомобиля. Наличие такого клапана обусловлено
тем, что для прижатия колодок в барабанных тормозных
механизмах необходимо вначале создать некоторое
давление для преодоления усилия стяжных пружин. В дисковых
тормозных механизмах такие растормаживающие пружины
отсутствуют.
Схема тормозного привода автомобиля ВАЗ-2105 дополняется
наличием вакуумного усилителя, объединенного с
главным тормозным цилиндром, как и у других моделей
легковых автомобилей. На грузовых автомобилях, имеющих
гидравлический привод, применяют как вакуумные, так и
пневмоусилители.
Рассмотрим устройство основных элементов гидравлического
привода на примере тормозной системы семейства
автомобилей ГАЗ.
Главный тормозной цилиндр приводится в действие
от тормозной педали. Корпус выполнен совместно с
резервуаром для тормозной жидкости. Внутри цилиндра
находится алюминиевый поршень с уплотнительным резиновым кольцом. Поршень перемещается под действием толкателя,
шарнирно соединенного с педалью. Днище поршня
упирается в уплотнительную манжету, прижимаемую пружиной.
Она же прижимает к гнезду впускной клапан,
совмещенный с нагнетательным.
Внутренняя полость цилиндра сообщается с резервуаром
через компенсационное и перепускное отверстия. При нажатии
на тормозную педаль под действием толкателя поршень
с манжетой перемещается и закрывает компенсационное отверстие,
вследствие чего давление тормозной жидкости в
цилиндре увеличивается, открывая нагнетательный клапан,
и жидкость поступает к тормозным механизмам. Когда педаль
отпускается, то давление жидкости в приводе снижается
и она перетекает по трубопроводам обратно в цилиндр.
При этом избыток тормозной жидкости через компенсационное
отверстие возвращается в резервуар. В то же время
пружина, действуя на впускной клапан, поддерживает в системе привода небольшое избыточное давление и после полного
отпускания педали тормоза.
Колесный (рабочий) тормозной цилиндр барабанного тормозного
механизма состоит из чугунного корпуса, внутрь
которого помещены два алюминиевых поршня с уплотнительными
резиновыми манжетами. В наружные торцы поршней
для уменьшения изнашивания вставлены стальные
сухари. Цилиндр с обеих сторон уплотнен пылезащитными
резиновыми чехлами. Тормозная жидкость в полость цилиндра
поступает через присоединительный штуцер. Для
выпуска воздуха из тормозной системы в колесном тормозном
цилиндре имеется клапан прокачки, защищенный резиновым
колпачком.
Пружинное упорное кольцо, вставленное с натягом в
корпус цилиндра, служит для регулировки зазора между
колодками и барабаном тормозного механизма. Во время
торможения под действием давления тормозной жидкости
поршень цилиндра перемещается и отжимает тормозную
колодку. По мере изнашивания фрикционной накладки ход
поршня при торможении увеличивается и наступает момент,
когда он своим буртиком передвигает упорное кольцо,
преодолевая усилие его посадки. При обратном перемещении
колодки под действием стяжной (растормаживающей)
пружины упорное кольцо остается на новом месте, так как
усилия пружины недостаточно, чтобы сдвинуть его назад.
Таким образом, достигается автоматическая выборка увеличения
зазора между колодкой и барабаном, образовавшегося
вследствие износа фрикционной накладки.
Гидровакуумный усилитель. Работа этого устройства
основана на использовании энергии разрежения во
внутреннем трубопроводе двигателя, благодаря чему создается
дополнительное давление тормозной жидкости в гидравлической
системе привода тормозов. Это позволяет при
сравнительно небольших усилиях, прилагаемых к тормозной
педали, получать значительные усилия в тормозных
механизмах колес.
Гидроусилитель соединен трубопроводами с главным
тормозным цилиндром, впускным коллектором двигателя
и разделителем тормозов. Камера усилителя представляет
собой выштампованные из стали корпус и крышку, между
которыми зажата диафрагма. Диафрагма жестко соединена
штоком с поршнем усилителя и отжимается конической пружиной
в исходное положение растормаживания. В поршне
усилителя расположен запорный шариковый клапан. Сверху
на корпусе цилиндра усилителя расположен клапан управления,
который состоит из диафрагмы, поршня и самого
клапана. Здесь же размещен вакуумный клапан и связанный
с ним при помощи штока атмосферный клапан. Полости I и
II клапана управления сообщаются соответственно
с полостями III и IV камеры усилителя, которая через
запорный клапан соединена с выпускным коллектором
двигателя.
При отпущенной тормозной педали и работающем двигателе
в полостях камеры усилителя существует разрежение,
и под действием конической пружины все детали гидроцилиндра
находятся в левом крайнем положении. В момент
нажатия на педаль тормоза жидкость от главного тормозного
цилиндра перетекает через шариковый клапан в
поршне усилителя к тормозным механизмам колес. По мере
повышения давления в системе поршень клапана управления
поднимается, закрывая вакуумный и открывая атмосферный
клапан. Атмосферный воздух через фильтр попадает
в полость IV, тем самым уменьшая в ней разрежение.
Поскольку в полости III разрежение продолжает сохраняться,
разность давлений между полостями III и IV выгибает
диафрагму, сжимая пружину усилителя, и через шток воздействует
на поршень усилителя. При этом поршень усилителя
испытывает давление двух сил — жидкости от главного
тормозного цилиндра и атмосферное со стороны диафрагмы,
которые усиливают эффект торможения.
При отпускании педали тормоза давление жидкости на
клапан управления снижается, его диафрагма прогибается
вниз и открывает вакуумный клапан, сообщая между собой
полости III и IV. Давление в полости IV падает, и все подвижные
детали камеры и цилиндра усилителя перемещаются
в исходное положение, происходит растормаживание тормозных
механизмов колес.
Если гидроусилитель неисправен, привод действует только
от педали главного тормозного цилиндра с меньшей эффективностью.
Пневматический привод тормозных механизмов по сравнению
с гидроприводом имеет менее жесткие требования к
герметичности тормозной системы ввиду восполнения утечки
воздуха компрессором при работе двигателя. Однако в
пневмоприводе гораздо выше сложность конструкции, больше
габаритные размеры и масса приборов и агрегатов. Особенно
усложняются системы пневматического привода на
автомобилях с двухконтурной или многоконтурной схемами,
например, на автомобилях ЛАЗ, КамАЗ и ЗИЛ-130
(с 1984 г.).
Рассмотрим принцип действия наиболее простой схемы
пневматического привода на примере автомобиля ЗИЛ-130
выпуска 1984 г.
Система пневмопривода состоит из:
• компрессора:
• манометра;
• баллонов для сжатого воздуха;
• задних тормозных камер;
• соединительной головки с тормозной системой прицепа;
• разобщительного крана;
• тормозного крана;
• передних тормозных камер.
При работе двигателя атмосферный воздух через фильтр
нагнетается компрессором в баллоны, где и хранится под
давлением. Давление воздуха в баллонах устанавливается регулятором давления, который находится в компрессоре и
при достижении заданного уровня давления в баллонах отсоединяет
компрессор от системы привода. При торможении
водитель, нажимая на педаль, воздействует на тормозной
кран, открывающий доступ воздуха из баллонов в тормозные
камеры колесных тормозных механизмов. Тормозные
камеры приводят в действие разжимные кулаки колодок,
которые разводятся и соприкасаются с тормозными барабанами
колес, производя торможение.
При отпускании педали тормозной кран открывает выход
сжатому воздуху из тормозных камер в атмосферу, в
результате чего разжимной кулак поворачивается в исходное
положение, а стяжные пружины отводят колодки от тормозных
барабанов, происходит растормаживание. Манометр
в кабине водителя позволяет следить за уровнем давления
воздуха в системе пневматического привода тормозов.
Начиная с 1984 г. на автомобилях ЗИЛ-130 введены изменения
в конструкцию тормозной системы с целью удовлетворения
современным требованиям безопасности движения.
Произошла унификация с приборами и аппаратами тормозной
системы автомобилей КамАЗ.
Модернизированный привод состоит из независимых
контуров:
• привода тормозных механизмов передних колес;
• привода тормозных механизмов задних колес;
• привода стояночной и запасной тормозных систем
(только для задних колес);
• привода тормозных механизмов колес прицепа, привода
аварийного растормаживания стояночной тормозной
системы, привода других пневматических приборов
и агрегатов на автомобиле (например, системы централизованного
регулирования давления воздуха в шинах).
Все контуры имеют пневмоэлектрические датчики световых
сигнализаторов аварийного снижения давления сжатого воздуха. Манометрами контролируется давление в рабочей
тормозной системе. Если в системе пневмопривода
возникает аварийное снижение давления воздуха, срабатывают
пружинные энергоаккумуляторы и затормаживаются
задние колеса. Для последующего растормаживания необходимо
нажать кнопку аварийного растормаживания. В случае
отсутствия сжатого воздуха в системе автомобиль можно
растормозить только вручную винтовыми устройствами
для механического сжатия пружин энергоаккумулятора.
Назначение, устройство и работа основных приборов и
агрегатов пневмопривода.
Компрессор — двухцилиндровый, поршневой, приводится
в действие клиноременной передачей от шкива вентилятора.
Регулятор давления поддерживает заданный уровень
давления воздуха в системе пневмопривода. Пока идет возрастание
давления до 0,7-0,75 МПа сжатый воздух от компрессора
поступает в пневмосистему. Когда давление воздуха
поднимается до максимального уровня по пределу регулирования,
открывается разгрузочный клапан. Нагнетаемый
компрессором воздух практически без противодействия начинает
выходить в атмосферу. Давление в системе снижается.
Как только давление снизится до нижнего предела регулирования
(0,62-0,65 МПа), разгрузочный клапан закрывается,
и компрессор опять начинает подавать воздух в пневмосистему
привода до следующего цикла отсоединения компрессора.
Двойной защитный клапан служит для:
• разделения магистрали, идущей от воздушного баллона
на два независимых контура;
• отключения одного из контуров при повреждении;
• сохранения сжатого воздуха в неповрежденном контуре
или в обоих контурах при повреждении питающей
линии.
Тормозной кран служит для управления рабочей тормозной
системой автомобиля и приводом тормозных механиз
мов прицепа. Применяется для этих двух контуров, но рассчитан
на использование в трех самостоятельных контурах.
Кран стояночного тормоза (ручной) предназначен для
управления стояночной и запасной тормозными системами,
а также для включения клапана управления тормозной системой
прицепа (полуприцепа).
Тормозные камеры приводят в действие тормозные
механизмы колес, передавая давление сжатого воздуха
на валы разжимных кулаков, которые, раздвигая колодки,
производят торможение.
При нажатии на педаль тормоза сжатый воздух поступает
от тормозного крана в наддиафрагменную полость камеры
и вызывает перемещение диафрагмы. Усилие передается
через опорный стальной диск на шток и далее на рычаг,
вызывая его отклонение и поворот разжимного кулака тормозного
механизма. Тормозные колодки при этом прижимаются
к барабану, вызывая торможение колеса. При отпускании педали воздух выходит из тормозной камеры через
кран в атмосферу, и тормозные колодки освобождают барабан,
прекращая торможение.
Тормозные камеры задних колес работают при включении
рабочей, стояночной и запасной тормозных систем. Если
камера работает в режиме рабочего тормоза, тормозной механизм
приводится в действие диафрагменным устройством.
В режиме стояночного или запасного тормоза — пружинным
энергоаккумулятором, причем стояночное торможение
обеспечивается только полным выпуском воздуха из цилиндра
энергоаккумулятора, а запасное — частичным выпуском
воздуха.