Тормозная система автомобиля: конструкция, разновидности, принцип работы

Тормозная система — механизм, важность исправной работы которого трудно переоценить. На самом деле, это не одна отдельная система, а три:

• рабочая или основная — главный тормоз автомобиля, используемый при обычной езде. Обеспечивает торможение автомобиля при скорости 80 км/ч не менее 5,8 м/с² при усилии на педаль до 50 кг;
• аварийная или вспомогательная — используется при разгерметизации основной, дает замедление не меньше 2,75 м/с²;
• стояночная — используется для блокировки колёс во время стоянки, совмещена с одной из двух других тормозных систем.

Поэтому в случае отказа одной, автомобиль может быть безопасно остановлен при помощи другой.

Не смотря на важность тормозного механизма, принцип его работы незамысловат: водитель прикладывает усилие к педали тормоза, через ряд устройств оно передается на колеса, усиливается, прижимает тормозные колодки, останавливая вращение, что и приводит к остановке автомобиля.

Рабочая система

Она не зря называется основной, ведь используется гораздо чаще других. В ее состав входят: дисковые или барабанные тормозные механизмы, главный тормозной цилиндр, вакуумный усилитель и регулятор тормозных сил, а также магистрали для циркуляции тормозной жидкости.

Главный тормозной цилиндр (ГТЦ)

Задача этой детали: преобразование силы, воздействующей на педаль тормоза, в избыточное давление тормозной жидкости с последующим распределением его по рабочим контурам. При этом бачок с тормозной жидкостью может, как крепиться к ГТЦ, так и быть установлен отдельно.

Наряду с ГТЦ на увеличение прилагаемой водителем силы работают вакуумные усилители тормозов. Вместе они позволяют добиться полной остановки движущегося на скорости автомобиля, не прикладывая больших усилий.

Регулятор

Его назначение обратное: уменьшение давления. Регулятор снижает давление в приводе задних колес, «разгружая» их. Иногда его называют «колдун».

Это нужно для того, чтобы нивелировать опрокидывающий момент, возникающий при торможении. Законы физики неумолимы: когда инерция движения автомобиля встречается с силой трения, опрокидывающий момент возникает обязательно. «Проседание» передней подвески и «разгрузка» задней призваны бороться с этим. Но существует и побочный эффект: вероятность блокировки задних колёс даже при неинтенсивном торможении и, как следствие, занос автомобиля.

Чтобы избежать этого, давление в задних тормозах, реагируя на колебания в расстоянии от задней подвески до кузова, ограничивается относительно давления в передних. В результате риск блокировки существенно снижается и, как правило, она не происходит или случается значительно позже.

Рабочий контур

Система, состоящая из основного и вспомогательного контуров. Если механизм тормозов работает в штатном режиме, без неполадок, функционируют оба контура. Но если происходит разгерметизация одного, другой принимает на себя основную работу.

Существует три типа компоновки рабочего контура:

• 2 + 2 параллельное подключение — отделены передний и задний контур;
• 2 + 2 диагональное подключение — разделение правый передний / левый задний и наоборот;
• 4 + 2 — к одному контуру подключены все четыре колеса, к другому — только передние.

Антиблокировочная система (АБС)

В наши дни АБС становится обязательной частью новых автомобилей. Она представляет собой комплекс датчиков и модуляторов, соединенных с блоком управления. Ее задача — препятствовать блокировке колес, во время торможения.

«Умная» система считывает данные о скорости движения, угловой скорости вращения колес, регулировании давления тормозной жидкости, и обрабатывает информацию в блоке управления. Это позволяет определить режим «относительного скольжения» с учетом состояния дороги, что обеспечивает минимальный возможный при имеющихся условиях тормозной путь. В результате колеса никогда полностью не блокируются, невзирая на усилие, прилагаемое на педаль.

Тормозные механизмы

В зависимости от конструкции, бывают дисковые и барабанные.

Дисковый механизм может быть с подвижным или неподвижным суппортом. Подвижный суппорт делает невозможным неравномерный износ колодки и потому приобрел большую популярность среди автопроизводителей и автолюбителей. Также такие механизмы способны изменять расстояние между внешним габаритом и колесным диском в соответствии с состоянием колодки.

Дисковые механизмы эффективнее барабанных и способны работать в условиях более высоких температур. Чтобы повысить отвод тепла, часто используются вентилируемые диски — их толщина больше, что позволяет разместить ребра жесткости, которые способствуют циркуляции воздуха. Вращение при движении создает центробежную силу, которая гонит поступающий воздух от центра к краям диска. Как следствие, горячий воздух выходит из системы наружу, его место занимает более прохладный и диск охлаждается. Часто производители устанавливают на передние колеса именно вентилируемые диски, тогда как на задние — обычные. Такое разделение возникает от того, что передним тормозам приходится работать при больших нагрузках, чем задним.

Барабанные тормозные механизмы чаще используются в приводе задних колес. В ходе эксплуатации колодки изнашиваются, и расстояние между ними и барабаном становится больше, что негативно влияет на качество торможении. Для исправления этой ситуации существуют механические регуляторы. При резком торможении происходит самоподводка колодок, что компенсирует их износ.

Отвод тепла в барабанных механизмах осуществляется посредствам массивной металлической основы, колодочных накладок и ребра охлаждения тормозного барабана.

Аварийная система

Обычно бездействует. К ней обращаются, когда происходит пробой основной тормозной системы и вытекание из нее тормозной жидкости (разгерметизация). Бачек с тормозной жидкостью в автомобиле один на все системы, но разделенный на две независимые части. При снижении уровня жидкости, он опускается до определенного критического объема. Дальнейшее снижение происходит только в резервуаре, соответствующем поврежденному контуру, а в резервуаре исправного сохраняется минимально допустимый уровень.

Стояночная система

В большинстве случаев управляет только задними колесами. Имеет механическое соединение: рычаг стояночного тормоза тонким тросом соединен с колесным приводом. Стояночная система не имеет собственных механизмов торможения, а задействует обычные или аварийные колодки.

Тонкости

• Срок службы тормозных колодок. Полный износ колодок большинства автомобилей наступает при пробеге около 60 000 км. Но это при обычной езде. Экстремальные условия, чрезвычайные происшествия, стиль вождения и дефекты поверхности диска — все это снижает срок службы колодок.
• Температуры торможения. Температуры, возникающие из-за трения при торможении, на самом деле очень высоки. В норме они достигают 370°С. И не превышают это значение даже при интенсивном торможении. Но при спортивной езде попадают в диапазон 480-650°С, иногда поднимаясь до 820°С — при такой температуре колодки автомобиля в прямом смысле слова раскаляются до красна.
• Спортивные колодки на обычных автомобилях. Любителям быстрой и лихой езды стоит помнить: большинство спортивных колодок нуждается в предварительном разогреве. Поэтому не стоит устанавливать их на обычный автомобиль, даже если ему предстоит «летать» на высоких скоростях — при обычных температурах такие колодки часто не способны нормально работать и потому могут стать причиной аварии.
• «Мягкая» или «жесткая» педаль тормоза. При новеньких тормозных колодках педаль может казаться «мягкой». Но по прошествии времени она становится «жесткой». Это происходит в результате притирки контактирующих поверхностей.
• Перфорированные диски. Такие диски имеют ряд преимуществ перед обычными. Они удаляют возникающую при перегревании тормозов поверхностную пленку и продукты сгорания, накапливающиеся на трущихся поверхностях в результате возникновения высоких температур, способствуют чистоте тормозных колодок.

Немного истории

Тормозные системы развивались по мере развития транспортных средств. Сегодня барабанные тормозные механизмы постепенно уходят в прошлое, а АБС приобретает статус обязательной. Дисковые тормоза становятся всё эффективнее. А тормозная система в целом, отвечая на увеличение скоростей движения — мощнее.

С повышением мощности, возрастает потребность в охлаждении тормозов, поэтому на серийных автомобилях устанавливаются модели с перфорацией и дополнительными канавками, которые прежде принадлежали исключительно автоспорту.

Распространяется использование керамических тормозных дисков, которые раньше так же устанавливались только на спортивных автомобилях. Они прочнее, не перегреваются при интенсивном торможении и быстрее остывают. В будущем, вероятно, они станут частью комплектации серийных авто среднего класса. На спортивных автомобилях они доступны уже сегодня — как опция.

Относительно недавно к механизмам тормозной системы добавилась система «Brake Assist». Она представляет собой радар, установленный на бампере, который фиксирует расстояние до впереди идущего автомобиля и, если оно, «по мнению» системы, становится предельно малым, на привод тормозов поступает сигнал. Колодки приближаются к дискам на несколько десятых долей миллиметра. Это не сказывается на скорости, но, если в этот момент выжать тормоз, путь до полной остановки будет меньше.

Новейшая тенденция в сфере тормозных систем — тормоза без механики. Они состоят из электронных приборов и соединяющих их проводов. Пока их иногда применяют в концепт-карах, но до серийного выпуска дело не дошло.

Тормозной путь современных автомобилей — 40-45 м от 100 км/ч до нуля. А иногда даже — 38 м. Тогда как ещё несколько десятилетий назад он укладывался в 50-60 м. Это не просто цифры, а существенный прогресс в снижение рисков дорожного движения.