Тормозная система машины. Как работает?

Расскажем про устройство тормозной системы автомобиля для начинающих и чайников: из чего состоит и как работает (основы).
Тормозная система авто состоит из:
  • основная (рабочая) - обеспечивает замедление машины не менее 5,8 м/с2, движущегося со скоростью не более 80 км/ч при усилии на педаль менее 50 кг;
  • вспомогательная (аварийная) - обеспечивает замедление не менее 2,75 м/с2;
  • стояночная - может быть совмещена с аварийной.

Как работает?

Принцип работы любой тормозной системы прост. Водитель, воздействуя на педаль тормоза передает усилие через ряд устройств на колесные механизмы, которые, в свою очередь, воздействуют на тормозные диски, прижимая к ним колодки и тем самым останавливая их вращение и, соответственно автомобиль в целом. Наиболее часто используется рабочая. Она состоит из ряда устройств, позволяющих водителю снижать скорость вплоть до полной остановки. В неё входят тормозные устройства (дисковые, барабанные), главный тормозной цилиндр, вакуумный усилитель тормозов и регулятор тормозных сил. Плюс магистрали с тормозной жидкостью.

тормозная система автомобилей - схема
Главный тормозной цилиндр (ГТЦ) предназначен для преобразования усилия, прилагаемого к педали тормоза, в избыточное давление тормозной жидкости и распределения его по рабочим контурам. Бачок с запасом жидкости может крепиться на ГТЦ или вне его.

Вместе с ГТЦ устанавливают вакуумные усилители, которые увеличивают силу, создающую давление в тормозной системе. Т.е. он усиливает силу при нажатии педали тормоза - не нужно давить изо всех сил.

Регулятор уменьшает давление в приводе механизмов задних колес. Его ещё называют «колдун». При торможении сила инерции движущегося автомобиля и противодействующая ей сила трения создают опрокидывающий момент. Передняя подвеска, реагируя на него, «проседает», а задние колеса «разгружаются». Поэтому даже при не интенсивном торможении задние колеса могут блокироваться, что часто приводит к заносу машины. В зависимости от изменения расстояния между элементами задней подвески и кузовом давление в приводе задних тормозов (по сравнению с передними) ограничивается.

В результате блокировки задних колес (в зависимости от замедления и загруженности автомобиля) не происходит или она возникает значительно позже.

Рабочий контур делится на основной и вспомогательный. Если система исправна, то работают оба, но при разгерметизации одного - другой продолжает работать, становясь вспомогательным (аварийным). Распространены три компоновки разделения:
  • 2 + 2 подключенных параллельно (передние + задние)
  • 2 + 2 подключенных диагонально (правый передний + левый задний и т. д.)
  • 4 + 2 тормозных механизма (в один контур подключены тормозные механизмы всех колес, а в другой только два передних)


Схема компоновки гидропривода:
1 - главный тормозной цилиндр с вакуумным усилителем; 2 - регулятор давления жидкости в задних механизмах; 3-4 - рабочие контуры.
На многих машинах в тормозной привод встраивают антиблокировочные системы (АБС). Конструктивно АБС - это совокупность датчиков, модуляторов и блока управления. При торможении блок управления анализирует поступающую от датчиков информацию о скорости автомобиля и угловой скорости вращения колес, отслеживает работу исполнительных механизмов, которые регулируют давление жидкости в том или ином колесном механизме, не давая ему заблокироваться в случае экстренного торможения.

Таким образом, для любого состояния дороги определяется режим «относительного скольжения», обеспечивающего минимальный тормозной путь, и полная блокировка колес становится невозможной при любом усилии на педаль тормоза.

Тормозные механизмы

Разделяют на дисковые и барабанные.

Дисковые бывают с подвижным или неподвижным суппортом. Наибольшее распространение получили механизмы с подвижным суппортом, которые исключают неравномерный износ колодок. Еще одной особенностью механизма с подвижным суппортом является меняющееся расстояние от внешнего габарита до колесного диска в зависимости от состояния колодок.


Положение суппорта: а - с изношенными колодками; б - после установки новых колодок.
Дисковые тормоза эффективнее барабанных и работают в более высоком температурном режиме. Для лучшего отвода тепла из рабочей зоны часто используют вентилируемые диски. Его увеличенная толщина позволяет разместить между поверхностями трения ребра жесткости, которые обеспечивают принудительную циркуляцию воздуха. При вращении создается центробежная сила, она заставляет поступающий воздух устремляться от центра к краям диска. Нагретый воздух выбрасывается в окружающую среду, а вентилируемый диск охлаждается.

Барабанные механизмы устанавливают обычно на задние колеса. В процессе работы зазор между колодкой и барабаном увеличивается. Для его устранения предназначены механические регуляторы. Износ колодок компенсируется их самоподводкой, происходящей, как правило, при резком торможении. Теплоотвод осуществляется через колодочные накладки, массивную металлическую основу и ребра охлаждения тормозного барабана.

Вспомогательная (аварийная) система

Начинает действовать при разгерметизации одного из рабочих контуров (вытекает тормозная жидкость). В этом случае в бачке с тормозной жидкостью, разделенном на два независимых объема, уровень понижается до критической отметки. Далее он продолжает понижаться только в объеме неисправного контура, а объем исправного сохраняет критический уровень жидкости.

Стояночная система

Имеет механический привод, как правило, на задние колёса. Рычаг стояночного тормоза соединяется тонким тросом с задними механизмами, в которых находится устройство, приводящее в действие штатные или дополнительные (стояночные) колодки.

Вопросы по работе

Каков срок службы тормозных колодок?

Для большинства автомобилей пробег колодок до полного износа составляет до 60 000 км при езде в обычном режиме. Срок службы зависит от стиля вождения, а наличие дефектов на поверхности диска может заметно его сократить. Подробнее в статье - как определить износ колодок.

Каковы температуры торможения?

Температуры, возникающие при трении между колодками и дисками, в норме не превышают 370°С даже в условиях интенсивного движения. При спортивной езде - порядка 480-650°С являются обычной, возрастая до 820°С, Примерно до такой температуры нагреваются колодки машины, когда они приобретают красноватый оттенок.

Не стоит приобретать спортивные колодки из-за того, что любите быструю езду. Подавляющее большинство их нуждается в предварительном «разогреве» и не будут эффективно работать при обычных температурах, а это чревато аварийной ситуацией.

Почему педаль тормоза становиться мягкой или жесткой?

Зачастую педаль тормоза кажется в первое время «мягкой» после установки новых колодок. Необходим некоторый промежуток времени для притирки трущихся поверхностей. «Жесткой» педаль становится после некоторого времени.

Есть ли преимущества в перфорированных дисках?

Они имеют некоторые преимущества - разрушают поверхностную пленку, образующуюся при перегревании тормозов, поддерживают чистоту поверхности тормозной колодки, удаляя продукты сгорания, образующиеся на трущихся поверхностях под воздействием высоких температур.

Как развивалась тормозная система?

Даже на дешевых машинах барабанные тормоза исчезают, а система АБС обязательна для всех новых авто. Взамен появляются дисковые тормоза, которые обладают большей эффективностью. Производители устанавливают на передней оси вентилируемые диски, а на задней - дисковые без вентиляции. Это понятно, ведь нагрузка на задние тормоза меньше, чем на передние.

Путь от момента нажатия на педаль тормоза до начала торможения составляет: при скорости 20 км/ч - 4 м, 40 - 8 м, 60 км/ч - 12 м, 80 - 16 м, 100 км/ч - 20 м. Соответственно тормозной путь в этих случаях составляет: 3, 11, 24, 42, 66 м. Дистанция до впереди идущего автомобиля должна быть не менее: при скорости 40 км/ч - 20 м, 50 - 25 м, 80 км/ч - 80 м. В дождь дистанция должна быть увеличена в полтора раза.

С повышением скорости автомобилей возросла мощность тормозной системы, значит требуется дополнительное охлаждение. Стали применять диски с перфорацией и дополнительными канавками, которые ранее были привилегией спортивных машин. Их устанавливают на мощных авто в базовой комплектации. Из автоспорта перешли керамические тормозные диски. Они обладают большей прочностью и быстрее охлаждаются, по сравнению с чугунными. Возможно, «керамика» в будущем будет ставиться на машины среднего класса.

Главное достоинство керамических дисков - они не перегреваются при интенсивном торможении. По этой причине их применяют в автоспорте и на спортивных машинах в качестве опции.
Новинка тормозной системы - система Brake Assist. Суть в том, что радар, установленный на бампере определяет расстояние до впереди идущего автомобиля. Если это расстояние, по его мнению будет критическим, то система подает сигнал на привод тормозов. Он приближает колодки к диску всего на несколько десятых долей миллиметра. При нажатии на педаль тормоза в этот момент, система Brake Assist позволяет сократить тормозной путь.

Последнее веяние - тормоза без механической связи. Они управляются электронными устройствами по проводам, никакой механической связи нет. Некоторые производители применяют электронные тормоза на концепт карах, но в серийное производство не запускают.

На современных авто тормозной путь со 100 км/ч до полной остановки составляет 40-45 метров. На некоторых машинах - до 38 метров. Если посмотрим на 20 лет назад, тогда он составлял 50-60 метров. Прогресс очевиден.
Что ещё можно почитать