Тормозная система автомобиля: устройство и принцип работы

Чтобы замедлить и остановить движущийся автомобиль, водитель нажимает на педаль тормоза и… Что происходит дальше? Почему легкого нажатия на педаль достаточно, чтобы осадить тяжелую машину даже на высокой скорости? Сегодня рассмотрим, как устроены тормоза современного легкового авто. Начнем с принципа их действия.

Жидкость несжимаема!

Существуют механические тормозные системы, где усилие от педали передается к тормозным механизмам с помочью тяг, рычагов или тросов. Когда-то давно они доминировали, но сегодня встречаются разве что на велосипедах (и то не на всех) и самой легкой мототехнике. В пневматических тормозах, как ясно уже из их названия, используется воздух под давлением. Давление это создает специальный компрессор, а водитель, нажимая на тормозную педаль, всего лишь управляет клапаном, который подает сжатый воздух в систему или, наоборот, сбрасывает давление. Система очень эффективная, но довольно громоздкая, а потому применяется в основном, на тяжелой технике.

Легковые и легкие коммерческие автомобили обычно оснащены гидравлической тормозной системой. Здесь усилие от педали к тормозным механизмам передает специальная тормозная жидкость.  Как и все другие жидкости, она несжимаема, поэтому передает давление, созданное ногой водителя к тормозным механизмам, приводя в движение поршни рабочих тормозных цилиндров. Они давят на тормозные колодки, которые прижимаются к дискам или барабанам, замедляя автомобиль. 

По такому же принципу, кстати, работают и другие гидравлические механизмы: домкраты, прессы.

Основные компоненты тормозной системы

• Педаль – это всего лишь рычаг, с помощью которого нога водителя через шток, связанный с педалью, давит на поршень главного тормозного цилиндра.
• Главный тормозной цилиндр создает, при нажатии на педаль тормоза, давление в системе. В современных гидравлических тормозах таких поршня два. Каждый работает на отдельный тормозной контур. Поэтому системы называются двухконтурными. Цель такого дублирования – безопасность. Даже если один контур выйдет их строя, у машины останется «половина» тормозов, и она сможет замедляться. Пусть и менее эффективно. Поломка же сразу двух контуров – событие крайне маловероятное.
• Бачок тормозной жидкости установлен на главном тормозном цилиндре. В нем содержится запас жидкости для восполнения возможных утечек и компенсации изменений объема под воздействием температуры.
• Ваккумный усилитель тормозов увеличивает усилие нажатия на поршень главного цилиндра. Благодаря ему водителю не надо давить на тормозную педаль что есть мочи – даже для полной остановки автомобиля достаточно относительно легкого нажатия.
• Тормозные трубки – основная часть тормозной магистрали, соединяющей главный цилиндр с рабочими. Могут быть как медными, так и стальными со специальным покрытием.
• Тормозные шланги компенсируют перемещение колес во время движения автомобиля. Работает подвеска, передние колеса поворачиваются и последнюю часть тормозной магистрали должна быть гибкой. Шланги делают из специальной резины, которую не разъедает довольно агрессивная тормозная жидкость. Они армированы, чтобы противостоять механическим повреждениям и выдерживать повышенное давление в системе.
• Суппорты и тормозные щиты. Суппорт удерживает тормозные колодки в дисковых тормозах. В его корпусе установлен рабочий цилиндр (цилиндры). В барабанных механизмах цилиндры и колодки крепятся к тормозным щитам.
• Рабочие (колесные) цилиндры. Жидкость в системе, как мы уже сказали не сжимается и ее объем остается постоянным. Куда деваться «излишкам», которые образуются при перемещении поршня главного тормозного цилиндра? Они двигают поршни рабочих цилиндров, которые давят на тормозные колодки. 
• Тормозные колодки представляют собой металлическое основание, к которому приклеены (приклепаны) фрикционные накладки из специального материала. При торможении накладки прижимаются к поверхности дисков или барабанов.
• Тормозные диски и барабаны – детали, жестко связанные с колесами. В процессе торможения именно к ним прижимаются тормозные колодки. Трение между накладками колодок и металлом дисков (барабанов) и замедляет автомобиль.
• Ограничитель (регулятор) давления задних тормозов – механизм, который регулирует распределение давления в системе между передними и задними тормозами в зависимости от загрузки автомобиля. Ведь задние тормоза не должны «схватывать» раньше передних – это чревато заносом. Такое устройство сегодня можно встретить только на машинах устаревшей конструкции. В современных авто его заменила умная электроника. Вот о ней и поговорим дальше.

Тормозная электроника 

Современные машины все больше и больше насыщаются электроникой. Она уде довольно давно добралась и до автомобильных тормозов. Самая известная электронная система – антиблокировочная (ABS). Принцип ее действия не сложен. Каждое колесо оборудовано датчиком, который считает обороты и передает эти данные в блок управления. Если какое-то колесо или колеса блокируются при торможении на скользком покрытии, скорость их вращения снижается. Электронные «мозги», оценив ситуацию, с помощью специального клапана на мгновение снижают давление тормозной жидкости на этом колесе – колесо разблокируется. Давление вновь растет, снова намечается блокировка и клапан опять срабатывает. Этот процесс происходит с большой частотой – отсюда характерный «хруст» и дрожание педали при срабатывании ABS. Работа системы далеко не всегда сокращает тормозной путь, но машина продолжает слушаться руля. Тогда как автомобиль на заблокированных колесах неуправляем.

Массовое внедрение ABS приговорило капризный механический регулятор давления. Система распределения тормозных усилий (EBD) работает быстрее и точнее, используя те же датчики вращения колес. Их же данные, вместе с информацией от других датчиков, использует система курсовой устойчивости (ESP). Электроника может даже изображать блокировку дифференциала, подтормаживая забуксовавшее на льду, снегу или в мягком грунте колесо.

Система помощи при экстренном торможении (BAS) отслеживает скорость перемещения тормозной педали. Если она высока – водитель «ударил по тормозам» - пройдет команда на резкое увеличение давления в тормозной системе, что обеспечит автомобилю максимально эффективное замедление.