Как работает тормозная система?

Большинство современных автомобилей имеют тормоза на всех четырех колесах, управляемые гидравлической системой . Тормоза могут быть дисковыми или барабанными.

Передние тормоза играют большую роль в остановке автомобиля, чем задние, поскольку при торможении вес автомобиля переносится на передние колеса.

Поэтому многие автомобили оснащаются дисковыми колодками , которые, как правило, более эффективны, спереди и барабанными колодками сзади.

Полнодисковые тормозные системы используются на некоторых дорогих или высокопроизводительных автомобилях, а полнобарабанные - на более старых или небольших машинах.

Гидравлика тормозов

Гидравлический тормозной контур имеет заполненные жидкостью главный и рабочий цилиндры, соединенные трубопроводами. Когда вы нажимаете на педаль тормоза, она нажимает на поршень в главном цилиндре , заставляя жидкость двигаться по трубопроводу. Жидкость поступает в рабочие цилиндры на каждом колесе и заполняет их, выталкивая поршни, чтобы задействовать тормоза. Давление жидкости равномерно распределяется по всей системе. Совокупная площадь "толкания" всех ведомых поршней намного больше, чем у поршня в главном цилиндре.

Следовательно, главный поршень должен пройти несколько дюймов, чтобы переместить ведомые поршни на доли дюйма, необходимые для нажатия на тормоза. Такое расположение позволяет приложить большое усилие к тормозам, подобно тому, как длинный рычаг может легко поднять тяжелый предмет на короткое расстояние. Большинство современных автомобилей оснащены двойными гидравлическими контурами, с двумя главными цилиндрами в тандеме, на случай отказа одного.

Иногда один контур работает на передние тормоза, а другой - на задние; или каждый контур работает на оба передних тормоза и один из задних; или один контур работает на все четыре тормоза, а другой - только на передние. При резком торможении вес задних колес может настолько сильно упасть, что они заблокируются, что может привести к опасному заносу. По этой причине задние тормоза намеренно делают менее мощными, чем передние.

В большинстве автомобилей теперь есть чувствительный к нагрузке клапан ограничения давления. Он закрывается, когда при интенсивном торможении давление в гидравлической системе повышается до уровня, который может привести к блокировке задних тормозов, и предотвращает дальнейшее движение жидкости к ним.

Современные автомобили могут даже оснащаться сложными антиблокировочными системами, которые различными способами определяют, как автомобиль замедляется и блокируются ли колеса.

Такие системы быстро нажимают и отпускают тормоза, чтобы предотвратить их блокировку.

Тормоза с усилителем.

Многие автомобили также оснащены системой помощи при торможении, позволяющей уменьшить усилие, необходимое для нажатия на тормоз. Обычно источником энергии является разница давлений между частичным вакуумом во впускном коллекторе и наружным воздухом. Сервопривод, обеспечивающий помощь, подключен к впускному коллектору. Сервопривод прямого действия установлен между педалью тормоза и главным цилиндром. Педаль тормоза толкает шток, который, в свою очередь, толкает поршень главного цилиндра. Но педаль тормоза также работает на набор воздушных клапанов, и есть большая резиновая диафрагма соединенная с поршнем главного цилиндра. Когда тормоза выключены, обе стороны диафрагмы подвергаются воздействию вакуума из коллектора. 

При нажатии на педаль тормоза закрывается клапан, соединяющий заднюю часть диафрагмы с коллектором, и открывается клапан, впускающий воздух извне. Повышенное давление наружного воздуха заставляет диафрагму продвигаться вперед и давить на поршень главного цилиндра, тем самым способствуя тормозному усилию.

Если педаль удерживать и больше не нажимать, воздушный клапан больше не пропускает воздух извне, поэтому давление на тормоза остается прежним. Когда педаль отпускается, пространство за мембраной снова открывается для коллектора, поэтому давление падает и мембрана опускается обратно. Если вакуум не работает, например, из-за остановки двигателя, тормоза продолжают работать, поскольку между педалью и главным цилиндром существует нормальная механическая связь. Но для их включения необходимо приложить гораздо большее усилие к педали тормоза. Некоторые автомобили оснащены сервоприводами непрямого действия, установленными в гидравлических линиях между главным цилиндром и тормозами. Такое устройство можно установить в любом месте моторного отсека, а не непосредственно перед педалью.

Дисковые тормоза

Дисковый тормоз колодка

Основной тип дискового тормоза с одной парой поршней. Их может быть более одной пары, или один поршень приводит в действие обе колодки, подобно ножничному механизму, через различные типы суппортов - поворотный или скользящий.

Дисковый тормоз имеет диск, который вращается вместе с колесом. На диске расположен суппорт , в котором находятся маленькие гидравлические поршни, работающие под давлением главного цилиндра. Поршни давят на фрикционные колодки, которые прижимаются к диску с каждой стороны, чтобы замедлить или остановить его. Колодки имеют форму, охватывающую широкий сектор диска. Может быть более одной пары поршней, особенно в двухконтурных тормозах. Поршни перемещаются на небольшое расстояние, чтобы задействовать тормоза, и колодки едва освобождают диск, когда тормоза отпускаются. У них нет возвратных пружин. При нажатии на тормоз давление жидкости прижимает колодки к диску. При выключенном тормозе обе колодки едва заходят на диск.

Резиновые уплотнительные кольца вокруг поршней предназначены для того, чтобы поршни постепенно проскальзывали вперед по мере износа колодок, так что крошечный зазор остается постоянным и тормоза не требуют регулировки. На многих более поздних автомобилях в колодки вмонтированы провода датчиков износа. Когда колодки почти изношены, провода обнажаются и замыкаются на металлический диск, загорается предупреждающая лампочка на приборной панели.

Барабанные тормоза

Барабанный тормоз накладка.

Барабанный тормоз с ведущей и ведомой колодкой, имеющий только один гидравлический цилиндр; тормоза с двумя ведущими колодками имеют по цилиндру на каждую колодку и устанавливаются на передние колеса в цельнобарабанной системе.

Барабанный тормоз имеет полый барабан, который вращается вместе с колесом. Его открытая задняя часть закрыта неподвижной пластиной, на которой расположены две изогнутые колодки с фрикционными накладками. Колодки выдвигаются наружу под действием гидравлического давления, перемещающего поршни в колесных цилиндрах тормоза, и прижимают накладки к внутренней поверхности барабана для его замедления или остановки.

Каждая тормозная колодка имеет шарнир на одном конце и поршень на другом. У ведущей колодки поршень находится на переднем крае относительно направления вращения барабана.

Вращение барабана притягивает ведущую колодку к себе, улучшая тормозной эффект. Некоторые барабаны имеют сдвоенные ведущие колодки, каждая со своим гидравлическим цилиндром; другие имеют одну ведущую и одну ведомую колодки - с шарниром в передней части. Такая конструкция позволяет раздвигать две колодки друг от друга с помощью одного цилиндра с поршнем в каждом конце.

Она проще, но менее мощная, чем система с двумя ведущими колодками, и обычно применяется только для задних тормозов.  В любом из этих типов возвратные пружины отводят колодки назад на небольшое расстояние при отпускании тормозов.

Ход башмака максимально сокращается с помощью регулятора. Старые системы имеют ручные регуляторы, которые необходимо время от времени поворачивать по мере износа фрикционных накладок. Более поздние тормоза имеют автоматическую регулировку с помощью трещотки.

Накладки барабанных тормозов могут потускнеть при многократном применении в течение короткого времени - они нагреваются и теряют свою эффективность, пока снова не остынут. Диски, имеющие более открытую конструкцию, гораздо меньше подвержены выцветанию.

Ручной тормоз

Помимо гидравлической тормозной системы, все автомобили оснащены механическим ручным тормозом, действующим на два колеса - как правило, задние. Ручной тормоз обеспечивает ограниченное торможение в случае полного отказа гидравлической системы, но его основное назначение - стояночный тормоз.

Рычаг ручного тормоза тянет трос или пару тросов, связанных с тормозами набором более мелких рычагов, шкивов и направляющих, детали которых сильно отличаются в разных автомобилях. Храповик на рычаге ручного тормоза удерживает тормоз в нажатом состоянии. Кнопка отключает храповик и освобождает рычаг.

В барабанных тормозах система ручного тормоза прижимает тормозные колодки к барабанам.