Почему на автомобилях предусмотрены 2 тормозных контура. Двухконтурная тормозная система

Гидравлический тормозной привод автомобилей является гидростатическим, т. е. таким, в котором передача энергии осуществляется давлением жидкости. Принцип действия гидростатического привода основан на свойстве несжимаемости жидкости, находящейся в покое, передавать создаваемое в любой точке давление во все другие точки при замкнутом объеме.

Принципиальная схема рабочей тормозной системы автомобиля :
1 - тормозной диск;
2 - скоба тормозного механизма передних колес;
3 - передний контур;
4 - главный тормозной цилиндр;
5 - бачок с датчиком аварийного падения уровня тормозной жидкости;
6 - вакуумный усилитель;
7 - толкатель;
8 - педаль тормоза;
9 - выключатель света торможения;
10 - тормозные колодки задних колес;
11 - тормозной цилиндр задних колес;
12 - задний контур;
13 - кожух полуоси заднего моста;
14 - нагрузочная пружина;
15 - регулятор давления;
16 - задние тросы;
17 - уравнитель;
18 - передний (центральный) трос;
19 - рычаг стояночного тормоза;
20 - сигнализатор аварийного падения уровня тормозной жидкости;
21 - выключатель сигнализатора стояночного тормоза;
22 - тормозная колодка передних колес

Принципиальная схема гидропривода тормозов показана на рисунке. Привод состоит из главного тормозного цилиндра, поршень которого связан с тормозной педалью, колесных цилиндров тормозных механизмов передних и задних колес, трубопроводов и шлангов, соединяющих все цилиндры, педали управления и усилителя приводного усилия.
Трубопроводы, внутренние полости главного тормозного и всех колесных цилиндров заполнены тормозной жидкостью. Показанные на рисунке регулятор тормозных сил и модулятор антиблокировочной системы , при их установке на автомобиле, также входят в состав гидропривода.
При нажатии педали поршень главного тормозного цилиндра вытесняет жидкость в трубопроводы и колесные цилиндры. В колесных цилиндрах тормозная жидкость заставляет переместиться все поршни, вследствие чего колодки тормозных механизмов прижимаются к барабанам (или дискам). Когда зазоры между колодками и барабанами (дисками) будут выбраны, вытеснение жидкости из главного тормозного цилиндра в колесные станет невозможным. При дальнейшем увеличении силы нажатия на педаль в приводе увеличивается давление жидкости и начинается одновременное торможение всех колес.
Чем большая сила приложена к педали, тем выше давление, создаваемое поршнем главного тормозного цилиндра на жидкость и тем большая сила воздействует через каждый поршень колесного цилиндра на колодку тормозного механизма. Таким образом, одновременное срабатывание всех тормозов и постоянное соотношение между силой на тормозной педали и приводными силами тормозов обеспечиваются самим принципом работы гидропривода. У современных приводов давление жидкости при экстренном торможении может достигать 10–15 МПа.
При отпускании тормозной педали она под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение. В исходное положение своей пружиной возвращается также поршень главного тормозного цилиндра, стяжные пружины механизмов отводят колодки от барабанов (дисков). Тормозная жидкость из колесных цилиндров по трубопроводам вытесняется в главный тормозной цилиндр.
Преимуществами гидравлического привода являются быстрота срабатывания (вследствие несжимаемости жидкости и большой жесткости трубопроводов), высокий КПД, т. к. потери энергии связаны в основном с перемещением маловязкой жидкости из одного объема в другой, простота конструкции, небольшие масса и размеры вследствие большого приводного давления, удобство компоновки аппаратов привода и трубопроводов; возможность получения желаемого распределения тормозных усилий между осями автомобиля за счет различных диаметров поршней колесных цилиндров.
Недостатками гидропривода являются : потребность в специальной тормозной жидкости с высокой температурой кипения и низкой температурой загустевания; возможность выхода из строя при разгерметизации вследствие утечки жидкости при повреждении, или выхода из строя при попадании в привод воздуха (образование паровых пробок); значительное снижение КПД при низких температурах (ниже минус 30 °С); трудность использования на автопоездах для непосредственного управления тормозами прицепа.
Для использования в гидроприводах выпускаются специальные жидкости, называемые тормозными . Тормозные жидкости изготавливают на разных основах, например спиртовой, гликолевой или масляной. Их нельзя смешивать между собой из-за ухудшения свойств и образования хлопьев. Во избежание разрушения резиновых деталей тормозные жидкости, полученные из нефтепродуктов, допускается применять только в гидроприводах, в которых уплотнения и шланги выполнены из маслостойкой резины.
При использовании гидропривода он всегда выполняется двухконтурным, причем работоспособность одного контура не зависит от состояния второго. При такой схеме при единичной неисправности выходит из строя не весь привод, а лишь неисправный контур. Исправный контур играет роль запасной тормозной системы, с помощью которой автомобиль останавливается.

Способы разделения тормозного привода на два (1 и 2) независимых контура

Четыре тормозных механизма и их колесные цилиндры могут быть разнесены на два независимых контура различными способами, как показано на рисунке.
На схеме (рис. 5а) в один контур объединены первая секция главного цилиндра и колесные цилиндры передних тормозов. Второй контур образован второй секцией и цилиндрами задних тормозов. Такая схема с осевым разделением контуров применяется, например, на автомобилях УАЗ-3160, ГАЗ-3307. Более эффективной считается диагональная схема разделения контуров (рис. б), при которой в один контур объединяют колесные цилиндры правого переднего и левого заднего тормозов, а во второй контур - колесные цилиндры двух других тормозных механизмов (ВАЗ-2112). При такой схеме в случае неисправности всегда можно затормозить одно переднее и одно заднее колесо.
В остальных схемах, представленных на рис. 6.15, после отказа сохраняют работоспособность три или все четыре тормозных механизма, что еще больше повышает эффективность запасной системы. Так, гидропривод тормозов автомобиля Москвич-21412 (рис. в) выполнен с использованием двухпоршневого суппорта дискового механизма на передних колесах с большим и малым поршнями. Как видно из схемы, при отказе одного из контуров исправный контур запасной системы действует либо только на большие поршни суппорта переднего тормоза, либо на задние цилиндры и малые поршни переднего тормоза.
В схеме (рис. г) исправным всегда остается один из контуров, объединяющий колесные цилиндры двух передних тормозов и одного заднего (автомобиль Volvo). Наконец, на рис. 6.15д показана схема с полным дублированием (ЗИЛ-41045), в которой любой из контуров осуществляет торможение всех колес. В любой схеме обязательным является наличие двух независимых главных тормозных цилиндров. Конструктивно чаще всего это бывает сдвоенный главный цилиндр тандемного типа, с последовательно расположенными независимыми цилиндрами в одном корпусе и приводом от педали одним штоком. Но на некоторых автомобилях применяют два обычных главных цилиндра, установленных параллельно с приводом от педали через уравнительный рычаг и два штока.

Тормозные системы большинства легковых автомобилей состоят из рабочей тормозной системы, стояночной тормозной системы, запасной тормозной системы.

Рабочая тормозная система включает в себя:

• тормозной привод;
• тормозные механизмы;
• усилитель тормозного привода.

Тормозной привод легковых автомобилей гидравлический двухконтурный.

Контуры могут быть следующими:

• два передних колеса и два задних;
• диагональный - переднее левое, правое заднее колесо и переднее правое, заднее левое;
• большой и малый - передние и задние колеса и только передние;
• L-образный - два передних колеса, правое заднее и два передних колеса, левое заднее.

Тормозной привод включает в себя тормозную педаль, главный цилиндр, трубопроводы, регулятор давления (регулятор тормозных сил), колесные рабочие тормозные цилиндры.

Тормозные механизмы задних колес - барабанно-колодочного типа, передних колес - дисковые.

Усилитель тормозного привода вакуумный.

Стояночная тормозная система включает в себя тормозной привод и тормозные механизмы.

Тормозной привод состоит из рычага управления с рукояткой и кнопкой, кронштейна с зубчатым сектором и собачкой, тяги рычага, уравнительного рычага, троса с направляющей, регулировочного эксцентрика, приводного рычага колодок, выключателя контрольной лампы.

В качестве тормозных механизмов используются тормозные механизмы рабочей тормозной системы задних колес.

Запасная тормозная система - используется один из контуров рабочей тормозной системы и стояночная тормозная система.

Тормозные системы автомобилей ГАЗ-53-12 и ГАЗ-66-11 (рис. 161) включают в себя:

• рабочую тормозную систему;
• стояночную тормозную систему;
• запасную тормозную систему.

Рабочая тормозная система включает в себя:

• тормозной привод;
• тормозные механизмы;
• усилитель тормозного привода.

1 - передний тормозной механизм; 2 - впускная труба двигателя; 3 - запорный клапан; 4 - лампа сигнализатора; 5 - сигнализатор неисправности гидропривода; 6 - главный цилиндр; 7 - наполнительный бачок; 8 - воздушный фильтр; 9 - задний тормозной механизм; 10 - задний гидровакуумный усилитель; 11 - передний гидровакуумный усилитель

Тормозной привод гидравлический двухконтурный - контур передних колес и контур задних колес. Тормозной привод включает в себя сдвоенный главный цилиндр, трубопроводы, сигнализатор неисправности гидропривода, колесные рабочие тормозные цилиндры.

Сдвоенный главный цилиндр состоит из первичного и вторичного поршней, на которых с помощью соединительных стержней установлены плавающие головки поршней, выполняющие роль перепускных клапанов. При расторможенном состоянии колес между головками и поршнями имеются зазоры, следовательно, предпоршневые полости сообщаются с бачком. При торможении поршни перемещаются, прижимаются к головкам, чему способствуют пружины и уплотняющие кольца головок, предпоршневые полости разобшаются с бачком, поршни через клапаны избыточного давления создают давление жидкости в приводах соответственно передних и задних колес.

Клапан избыточного давления состоит из металлического диска с шестью отверстиями, резинового корпуса и пружины. При торможении жидкость под давлением, пройдя через отверстия и отгибая края резинового корпуса, поступает в колесные тормозные цилиндры. При расторма-живании поршни возвращаются в исходное положение, жидкость, преодолевая сопротивление пружины клапана избыточного давления, открывает клапан и возвращается в полости цилиндров, а затем, когда давление жидкости падает, пружина прижимает клапан к корпусу, края которого закрывают отверстия и в приводах сохраняется небольшое избыточное давление.

При неисправности контура передних колес вторичный поршень движется вхолостую до упора соединительного стержня, работа тормозного привода задних колес при этом происходит обычным порядком. При нарушении привода задних колес первичный поршень через соединительный стержень и упор приводит в движение вторичный поршень, который подает жидкость в привод передних колес.

Тормозные механизмы передних и задних колес барабанно-колодочного типа. Тормозной механизм состоит из тормозного щита, двух колодок с фрикционными накладками и стяжными пружинами и тормозного барабана.

Усилитель тормозного привода . Автомобили имеют два гидровакуумных усилителя - один передний обслуживает контур передних колес, второй обслуживает контур задних колес.

Стояночная тормозная система включает в себя тормозной привод, тормозные механизмы.

Тормозной привод механический трансмиссионный, воздействует на механизмы трансмиссии.

Тормозные механизмы барабанно-колодочного типа установлены на деталях коробки передач.

Запасная тормозная система - один из контуров рабочей тормозной системы.

Рабочие тормозные системы многих современных автомобилей имеют привод с двумя, а то и большим числом независимых контуров. В случае повреждения одного из них остальные продолжают действовать и, хотя менее эффективно, но все же обеспечивают торможение автомобиля.

Двухконтурный привод применяют и в рабочей тормозной системе выпускаемых сейчас автомобилей ГАЗ-53-12. По существу это две независимые системы: одна тормозит передние, а другая – задние колеса. Резервуаром для тормозной жидкости служит пополнительный бачок 7 (рис. 28), изготовленный из полупрозрачного материала, что позволяет контролировать уровень жидкости, не снимая крышку. Бачок разделен на два отсека, каждый из которых соединен со своей полостью в главном тормозном цилиндре 6 . При нажатии на педаль жидкость вытесняется из полостей главного цилиндра и по трубопроводам, через сигнализатор 5 неисправности гидропривода, через вакуумные усилители 10 и 11 нагнетается в колесные цилиндры 12 – происходит торможение колес.

Рис. 28 Схема двухконтурного гидравлического привода рабочей тормозной системы автомобиля ГАЗ-53 12:

1, 9 - передний и задний тормозные механизмы; 2 - впускная труба двигателя;

3 - запорный клапан; 4 - лампа сигнализатора; 5 - сигнализатор неисправности

гидропривода; 6 - главный цилиндр; 7 - наполнительный бачок;

8 - воздушный фильтр; 10, 11 - вакуумные усилители задних и

передних тормозов; 12 - колесный цилиндр

Колесные тормозные механизмы, колесные цилиндры и вакуумные усилители 1 такие же, как в ранее рассмотренной системе. Главный цилиндр образован корпусами 2 и 12 (рис. 29), соединенными фланцами. Стык корпусов уплотнен резино-выми кольцами 15 . В тщательно обработанных расточках корпусов помещены поршни 3 и 8 , уплотненные резиновыми кольцами 14 , а также головки 17 и 6 поршней, уплотненные манжетами 11 . Уплотнительные кольца 7 вставлены в торцовые

Рис. 29 Главный цилиндр двухконтурного гидропривода тормозной системы:

1 – клапан избыточного давления; 2 , 12 – корпуса; 3 , 8 – поршни;

4 , 20 – возвратные пружины поршней; 5 , 13 , 19 , 21 – упорные стержни;

6 , 17 – головки поршней; 7 , 14 , 15 – уплотнительные кольца; 9 – толкатель;

10 , 16 – упорные болты; 11 – манжеты; 18 , 22 – пружины

расточки головок поршней. В поршни вставлены стержни 5 и 19 , в бурты которых с одной стороны упираются пружины 4 и 20 , а с другой – пружины 18 .

В расторможенном состоянии благодаря пружинам 20 и 4 поршни и их головки смещены вперед (на рисунке – вправо): головки до упора в болты 16 и 10 , а поршни, преодолев сопротивление пружин 18 , продвигаются немного дальше, как позволяет толкатель 9 . Поэтому между поршнями и уплотнительными кольцами 7 головок образуются зазоры, через которые полости А и Б оказываются сообщенными с наполнительным бачком.

Когда нажимают на педаль, толкатель 9 перемещает поршень 8 назад (на рисунке – влево). При этом сначала выбирается зазор между поршнем и уплотнительным кольцом 7 головки, в результате чего полость Б и пополнительный бачок разобщаются. При дальнейшем совместном перемещении поршня и головки давление в полости Б нарастает и передается в контур задних колес, как показано стрелкой В. Одновременно этим же давлением перемещается назад поршень 3 вместе с головкой 17 , в результате чего нарастает давление в полости А, которое передается в контур передних колес (стрелка Г).

При растормаживании под действием пружин, стягивающих тормозные колодки, жидкость вытесняется из колесных цилиндров. Отжав клапаны 1 , она поступает в полости А и Б вслед за перемещающимися вперед поршнями и головками, а после того как между ними образуется зазор, уходит в пополнительный бачок.

Если из поврежденного контура задних колес вытекла жидкость, то при торможении поршень 8 движется, не испытывая противодавления до тех пор, пока стержень 5 не упрется в стержень 19 . После этого оба поршня перемещаются вместе, создавая давление жидкости в полости А, и происходит торможение только передних колес.

Если поврежден только контур передних колес, а значит, жидкость вытекла из полости А, то в начале торможения давление в полости Б нарастает незначительно и определяется сопротивлением пружины 20 , сжимаемой перемещающимся поршнем 3 . Так продолжается до упора стержня 19 в стержень 21 , после чего движется лишь поршень 8 , создавая давление в контуре задних колес, которые затормаживаются. Таким образом, при повреждении одного из контуров значительно увеличивается свободный ход тормозной педали и ухудшается интенсивность торможения. Поэтому автомобиль надо вести особо осторожно и лишь до места, где повреждение можно устранить.

Сигнализатор неисправности гидропривода – это переключатель золотникового типа. В поперечном канале его корпуса 1 (рис. 30) установлены поршни 2 и 3 , уплотненные резиновыми кольцами. Когда оба контура исправны, при торможении жидкость проходит через сигнализатор (как показано стрелками), обтекая хвостовики поршней.

Если один контур поврежден, то при торможении под действием давления жидкости из полости исправного контура оба поршня смещаются в сторону поврежденного, так как в нем не создается противодавления. При этом шарик 4 , преодолевая сопротивление пружины, выдавливается из проточки поршня 3 , через шток замыкает контакты датчика 5 и на щитке приборов загорается сигнальная лампа.

После устранения неисправности удаляют воздух из поврежденного контура, после чего, отвинтив на 1,5 ... 2 оборота клапан прокачки неповрежденного контура, плавно нажимают на педаль до момента погасания сигнальной лампы и, удерживая ее в этом положении, завинчивают клапан.

Рис. 30 Сигнализатор неисправности привода

тормозной системы автомобиля ГАЗ-53-12:

1 – корпус; 2 , 3 – поршни; 4 – шарик; 5 – датчик

Контрольные вопросы

1 Назначение тормозной системы тракторов и автомобилей.

2 Что называется тормозным путем и от чего он зависит?По каким критериям определяют показатели тормозных качеств автомобиля?

3 Какие требования предъявляют к тормозным системам?

4 Какие вы знаете виды тормозных систем?

5 Какие вы знаете способы торможения?

6 Назначение тормозного механизма, и какие они бывают?

7 Как различают тормозные механизмы по типу тормозных деталей?

8 Расскажите о работе ленточного тормоза.

9 Как работает колодочный тормоз?

10 Конструкция и принцип работы дискового тормоза.

11 Как различаются по принципу действия тормозные приводы?

12 Работа тормозных систем с механическим приводом.

13 Работа тормозных систем с гидравлическим приводом. Литература: .

Для обеспечения возможности торможения в случае отказа ка­кого-либо элемента рабочей тормозной системы тормозной привод разделяют на независимые контуры, каждый из которых в случае отказа другого автоматически выполняет функцию запасной тор­мозной системы. Схемы образования независимых контуров могут быть различны.

В простейшем случае (рис. 14.18 а) один контур обслуживает тормозные механизмы передних, а другой - задних колес. Однако вертикальные реакции передних и задних колес, определяющие максимально возможные тормозные реакции Лт, а следовательно, и замедление автомобиля, создаваемое передними или задними ко­лесами, могут отличаться весьма значительно. Так, например, пе­реднеприводные легковые автомобили в статике имеют вертикаль­ную реакцию передних колес большую, чем вертикальная реакция задних колес. При торможении неодинаковость статических вер­тикальных реакций усугубляется их динамическим перераспреде­лением. Рассчитанные на большую вертикальную реакцию передние тормозные механизмы таких автомобилей создают большие тор­мозные реакции Лт1, чем менее эффективные тормозные механизмы задних колес. Поэтому в случае отказа переднего контура макси­мальное замедление автомобиля будет невелико, примерно 0,33 от замедления исправного автомобиля. Примерно такое же замедление, но в случае отказа заднего тормозного контура, будет иметь грузовой автомобиль классической компоновочной схемы, у которого при­мерно двукратное превышение вертикальной реакции задних колес над вертикальной реакцией передних колес в статике не может быть скомпенсировано динамическим перераспределением реакций при торможении.

Гораздо лучшими свойствами обладает схема разделения на кон­туры, показанная на рис. 14.186. Каждый из тормозных механизмов передних колес приводится от обоих контуров, причем эффектив­ность привода различна. В гидравлическом приводе это обеспечи­вается за счет разности диаметров приводных (рабочих) цилиндров. Цилиндры меньшего диаметра включены в контур, общий с задними тормозными механизмами, а цилиндры большего диаметра приводят только передние тормозные механизмы. Соотношение диаметров цилиндров выбирается таким, чтобы при отказе любого контура автомобиль сохранял бы 50-процентную эффективность торможения. Очевидно, что на грузовом автомобиле с двойной ошиновкой задних колес привод от обоих контуров должны иметь задние тормозные механизмы.

Такие же с точки зрения сохранения эффективности торможения при отказе одного контура свойства имеет показанная на рис. 14.18 в диагональная схема. Однако большая разница в эффективности передних и задних тормозов автомобиля приводит в данном случае к заметным отрицательным последствиям. В легковом автомобиле большая тормозная реакция дороги переднего, например левого, колеса исправного контура - Ят,л (рис. 14.18е) по сравнению с мень­шей тормозной реакцией правого заднего колеса - /?т2п приведет к смещению вбок их равнодействующей Лт1. Наличие плеча h между равнодействующей /?TS и силой инерции pj приведет к воз­никновению крутящего момента Л/, поворачивающего автомобиль влево.

Рис. 14.18. Схемы двухконтурных тормозных приводов

Из рис. 14.18е видно, что продольная касательная реакция уп­равляемого колеса на радиусе, примерно равном плечу обкатки «а» (измеряемому от середины отпечатка шины до точки О, - пере­сечения дороги осью поворота колеса), создает крутящий момент, стремящийся повернуть колесо вокруг оси поворота. В случае тор­можения исправного автомобиля эти моменты, приложенные к пра­вому и левому колесам, замыкаются трапецией рулевого привода и компенсируют друг друга. При торможении автомобиля одним диагональным контуром момент Л/2 = я/?т]п поворачивает управ­ляемые колеса влево за счет зазоров в рулевом управлении, упругости его звеньев и упругости рук водителя. Таким образом, отрицательные эффекты от поворачивающих моментов mi и Л/2 складываются, что приводит к весьма неприятным последствиям. Для устранения указанного недостатка при диагональном разделении тормозного привода применяют отрицательное плечо обкатки «-а» (рис. 14.18 ж). Данное мероприятие при определенном сочетании конструктивных и эксплуатационных факторов позволяет свести суммарное действие моментов mi и Л/2 к нулю или, во всяком случае, радикально его уменьшить.

Наилучшими свойствами обладает показанная на рис. 14.18д схема разделения на контуры, предусматривающая полное сохра­нение тормозных качеств в случае отказа рабочей тормозной сис­темы. Необходимо только иметь в виду, что в этом случае к педали тормоза необходимо прикладывать существенно большее усилие. Однако такая схема сложна и применяется в основном на больших, дорогих легковых автомобилях.

Также редко применяется и показанная на рис. 14.18 г схема, которую можно рассматривать как некоторое сочетание двух пре­дыдущих.