Механический и гидравлический тормозные приводы

Тормозным приводом называется совокупность устройств, пред­назначенных для передачи усилия, создаваемого водителем на педали или рычаге, к тормозным механизмам или для управления посторонним источником энергии, приводящим в действие тор­мозные механизмы.

Тормозной привод должен обеспечивать заданное распределе­ние усилий между тормозными механизмами при минимальном усилии воздействия водителя на педали или рычаг, одновремен­ное срабатывание всех тормозных механизмов, быстрое создание полной тормозной силы на каждом колесе. Наряду с этим он дол­жен быть надежным в эксплуатации, иметь несложную конструк­цию и высокий КПД.

Тормозные приводы бывают механическими, гидравлически­ми, пневматическими, электрическими, а также комбинирован­ными (пнсвмогидравлнческими, пневмоэлектрическими).

Механический привод представляет собой совокупность рыча­гов, валиков, тросов и тяг, через которые усилие от рычага уп­равления передается к тормозным механизмам.

Механический привод стояночной тормозной системы автомо­биля ВАЗ-2105 включает в себя следующие детали привода: ручной рычаг 2 (рис 17.4, а) с кнопкой 1 зашелки и зубчатым сектором 4, рычаг 5 переднего троса 6 с оттяжной пружиной 9, ролик 7, на­правляющую скобу 8 и задний трос 10, а в тормозные механизмы задних колес дополнительно встроены разжимной рычаг 13, ук­репленный на задней колодке 14, и распорная планка 12, концы которой упираются в обе тормозные колодки 14.

При перемещении вверх рычага 2 привода стояночной системы' усилие через рычаг 5 и передний трос б посредством направляю-
ще го ролика 7 передается на направляющую скобу 8 с накинутым на нее задним тросом 10, концы которого закреплены на разжим­ных рычагах Л? задних колодок правого и левого тормозных меха­низмов. Поворачиваясь на своей оси, рычаг 13 перемешает распор­ную планку 12, которая, раздвигая колодки 14, прижимает их к тормозному барабану 15, обеспечивая торможение колес.

При растормаживаиии перемещают рычаг 2 привода «на себя», нажимая на кнопку /, при этом защелка 3, фиксирующая поло­жение рычага, выводится из зацепления с зубчатым сектором 4. Рычаг 2 переводят в исходное положение (вниз до отказа), при этом стояночная система полностью растормаживается под дей­ствием пружин — стяжных 11 и оттяжной 9.

а

Рис. 17.4. Механические приводы стояночной тормозной системы авто­мобилей: а — ВАЗ-2105; б — ВАЗ-2108 и -2109; / — кнопка защелки; 2 — рычаг; 3 — защелка; 4 — зубчатый сектор; 5 — рычаг переднего троса; 6 — трос передний; 7— ролик; 8 — направляющая скоба; 9 — пружина оттяжная; /0— трос задний; И — стяжные пружины; 12 — распорная планка: 13 — разжимной рычаг; 14 — задняя колодка; /5 — тормозной барабан; 16 — пружина заднего троса; 17 — защитный чехол; 18 — кронштейн; 19 — регулировочная тяга; 20 — уравнитель; 21 — гайка; 22 — контргайка

Механический тормозной привод стояночной системы авто­мобиля ВАЗ-21213 практически не имеет принципиальных отли­чий от рассмотренного.

Механический стояночный тормоз автомобилей ВАЗ-2108, -2109 (рис. 17.4, б) включает в себя ручной рычаг 2 с кнопкой / защелки, сопрягаемой с зубчатым сектором, которые монтируются в сборе на кронштейне 18 и крепятся к полу кузова, регулировоч­ную тягу 19 с установленным на ней защитным чехлом 17 и урав­нитель 20, с обеих сторон которого крепятся два троса 10. Свобод­ные концы этих тросов соединены с разжимными рычагами 13, взаимодействующими с распорными планками 12.

При торможении рычаг 2 перемещается вверх и через тягу /9, уравнитель 20 и трос 10 передает усилие на разжимной рычаг 13 и планку /2, которая, действуя на колодки тормозного механизма, обеспечивает торможение автомобиля. При растормаживании ры­чаг 2 привода опускают вниз до упора, при этом стяжные пружи­ны сжимают колодки, а пружина 16 возвращает трос в исходное положение, в результате чего происходит растормаживание колес. С помощью гайки 21 с контргайкой 22 регулируются величина хода ручного рычага и натяжение тросов 10. На большинстве лег­ковых автомобилей имеется контрольная лампа включения сто­яночной тормозной системы, выключатель которой крепится под рычагом 2 стояночного тормоза и приводится в действие специ­альным упором на рычаге.

На грузовых автомобилях с одно- и двухконтурным приводом рабочей тормозной системы (ГАЗ-3307, -3308, ЗИЛ-ІЗІН, а так­же на ряде модификаций ЗИЛ-43І4І0) установлен центральный двухколодочный тормоз барабанного типа с механическим при­водом и ручным управлением. Он расположен непосредственно за коробкой передач или раздаточной коробкой, действует на кар­данный вал и предназначен для затормаживания автомобиля на стоянках и удержания его на уклонах (подъемах и спусках).

Устройство и работу механизмов стояночной тормозной системы рассмотрим на примере автомобиля ГАЗ-3307. Опорный диск 19тор­моза (рис. 17.5) прикреплен болтами к задней стенке коробки передач. К диску крепится корпус 7 разжимного и корпус 4 регу­лировочного механизмов. Верхние толкатели 5 тормозных коло­док опираются на два шарика б, помещенных в канале разжимно­го стержня 8. С валом / регулировочного механизма соединен су­харь Ї, на который опираются нижние опоры 2 колодок 17 и 20, взаимодействующих с тормозными барабанами 14.

При торможении усилие от рычага 9 передается на тягу /2, которая через вилку 15 с контргайкой 13 обеспечивает поворот разжимного рычага 16 и перемещение разжимного стержня 8. Положение рычага 9фиксируется защелкой // на зубчатом секто­ре 10. При растормаживании разъединяют защелку с зубчатым сектором и возвращают рычаг 9 в исходное положение, при этом оттяжные пружины 18 и 21 возвращают колодки в расторможен­ное положение.

Рис. 17.5. Стояночная тормозная система автомобиля ГАЗ-3307:

/ — вал регулировочного механизма; 2 — опора колодок; 3 — сухарь; 4 — корпус регулировочного механизма; 5— толкатель тормозных колодок; 6— шарики; 7— корпус разжимного устройства; 8 — разжимной стержень; 9 — рычаг привода; 10 — зубчатый сектор; II — защелка; 12 — тяга; 13 — контргайка; 14 — тормоз­ной барабан; 15 — вилка; 16 — разжимной рычаг. 17. 20 — колодки с накладка­ми; 18. 21 — оттяжные пружины; 19 — опорный диск тормоза

В случае работы автомобиля в составе автопоезда его тормоз­ной привод взаимодействует с комбинированным тормозным кра­ном. При затормаживании автомобиля-тягача стояночным тормо­зом приводятся в действие рабочие тормоза прицепа (полуприце­па). Стояночный тормоз можно использовать при движении толь­ко в аварийных случаях. Пользоваться стояночным тормозом при обычной езде не разрешается, так как он сильно нагружает меха­низмы трансмиссии, а при длительном притормаживании теряет свою работоспособность.

Механический привод тормозов имеет значительные потери на трение из-за большого числа опор, шарниров, наличия тросо­вых соединений и теплового перенапряжения фрикционного со­пряжения. Этими потерями объясняется низкий КПД привода. По­этому в последние годы наметилась тенденция отказа от трансмис­сионных тормозных механизмов, так как на больших подъемах и спусках они не обеспечивают достаточной надежности, а в случае поломки карданной передачи происходит отказ стояночной тор­мозной системы.

На автомобилях большой массы с многоконтурным приводом тормозов (ЗИЛ-4331, КамАЗ-5320, седельные тягачи МАЗ-64227 и -54322) отдельных тормозных механизмов для стояночной тор­мозной системы нет, для этого используют самостоятельный при­вод тормозных механизмов колес рабочей тормозной системы.

Гидравлический привод. Большинство современных автомоби­лей имеют рабочие тормозные системы с гидравлическим или пневматическим приводом. Одним из основных назначений этих приводов является разделение энергопотока на несколько неза­висимых контуров. Контуром привода называется его часть, ос­тавшаяся работоспособной при выходе из строя остальной части привода. Каждый контур привода имеет специальные регулиро­вочные устройства, обеспечивающие восстановление нормальной работы привода в случае ее нарушения.

Гидравлические тормозные приводы позволяют осуществлять заданное распределение усилий по отдельным тормозным меха­низмам, обладают малыми упругими деформациями и высоким КПД. К недостаткам гидравлического привода можно отнести воз­можность выхода из строя всей системы при нарушении ее гер­метичности в любом месте, а также снижение КПД при низкой температуре окружающего воздуха (-30'С и ниже) вследствие увеличения вязкости тормозной жидкости. Гидравлический при­вод характеризуется простотой конструкции и небольшой массой. Однако создаваемое им тормозное усилие оказывается недоста­точным для автомобилей большой массы, поэтому он применяет­ся главным образом на легковых автомобилях, а также на грузо­вых автомобилях малой и средней массы (ГАЭ-3302 «ГАЗсль», -3307, -3309, -3308 «Садко» и др.).

Принципиальная схема рабочей тормозной системы с гидрав­лическим приводом показана на рис. 17.6. Тормозная система вклю­чает в себя главный тормозной цилиндр 4, соединенный с педа­лью /, колесные рабочие цилиндры б, гидровакуумный усили­тель 7с обратным клапаном 8 и разделитель 5 привода тормозных механизмов.

Все полости привода заполняются полигликолевой тормозной жидкостью («Томь», «Роса», «Нева» и др.). Эти жидкости обычно имеют желтую окраску и являются взаимозаменяемыми.

Рис. 17.6. Схема рабочей тормозной системы с гидравлическим приводом: / — педаль; 2 — шток; 3 — поршень; 4 — главный тормозной цилиндр; 5 — разделитель приводи; 6 — колесные рабочие цилиндры; 7 — гидровакуумный усилитель; 8 — обратный клапан

 

При торможении усилие, приложенное к педали У, передается через шток 2 поршню 3 главного тормозного цилиндра 4. Вслед­ствие перемещения поршня давление в главном тормозном ци­линдре повышается до 8,0...9,0 МПа. Вытесняемая поршнем 3 жидкость поступает по трубопроводам к рабочим цилиндрам 6 и, действуя на их поршни, обеспечивает взаимодействие тор­мозных колодок и барабана в процессе торможения автомобиля (см. рис. 17.2, б). При отпускании тормозной педали / (см. рис. 17.6) происходит растормаживание тормозных механизмов, при этом давление в трубопроводах быстро снижается, но остается избы­точным (0,05...0,1 МПа), что исключает возможность проникно­вения воздуха в тормозную систему.

Гидровакуумный усилитель 7и обратный клапан Услужат для уменьшения усилия, прикладываемого к педали при торможении. Действие усилителя основано на использовании разрежения, об­разующегося при работе двигателя в его впускном газопроводе. Это создает дополнительное давление в тормозном приводе, об­легчая тем самым управление тормозными механизмами.

Разделитель 5 привода имеют автомобили, у которых гидрав­лический привод рабочих тормозных механизмов передних и зад­них колес — раздельный, приводимый в действие от общей педа­ли. Разделитель служит для автоматического отключения повреж­денного участка (нарушения герметичности) одного из контуров гидропривода.

Главный тормозной цилиндр (рис. 17.7) служит для преобразова­ния механического усилия на педали в давление жидкости. Ци­линдр отливается как единое целое с резервуаром // для тормоз­ной жидкости. Заливное отверстие в крышке /0 закрывается проб­кой Я в которой смонтированы отражатель и сетка, предотвра­щающие выплескивание тормозной жидкости через отверстия в пробке. Внутри цилиндра находится поршень 14 с установленны­ми на нем двумя уплотнительными манжетами 3 и 5. В головке поршня имеются отверстия, закрытые со стороны полости Г пла­стинчатым клапаном 4. Поршень прижимается пружиной 13 к опорной шайбе 2, закрепленной в цилиндре стопорным кольцом /.

Рис. 17.7. Главный тормозной цилиндр одноконтурного гидропривода: а — устройство; 6 — уплотнение задней части поршня; • — поршень; г — клапан; / — стопорное кольио; 2 — опорная шайба; Л 5 — уллотнительные манжету; 4 — пластинчатый клапан; б — пружина впускного клапана; 7 — впускной клапан; 8 — выпускной клапан; 9 — пробка; 10 — крышка; // — резервуар; 12 — штуцер; 13 — пружина поршня; 14 — поршень; 15 — защитный чехол; 16 — толкатель; 17 — контргайка; 18 — тяга; 19 — педаль; 20 — оттяжная пружина; А. Г — рабочие полости цилиндра; Б. В — перепускное и компенсационное отверстия

 

Другим концом пружина прижимает к седлу впускной клапан 7 и расположенный в нем выпускной клапан 8; находящийся пол дей­ствием пружины б. Толкатель 16 поршня навинчивается на тягу 18 и стопорится контргайкой /7. Тяга при помощи пальца соединя­ется с педалью 19. Полость цилиндра закрыта от пыли и грязи защитным чехлом 15. В резервуаре 11 выполнены два отверстия: псрспускнос Б и компенсационное В. Отверстие Б предназначено для сообщения резервуара с полостью А цилиндра, а отверстие В — резервуара с полостью Г цилиндра только при исходном положе­нии поршня.

При нажатии на педаль /9 толкатель /б, пройдя 1,5...2,5 мм (свободный ход), перемешает поршень; после того как манжета 5 своей кромкой закроет компенсационное отверстие В, в цилинд­ре создается давление, и тормозная жидкость через выпускной клапан 8 и штуцер 12 поступит по трубопроводам в рабочие ци­линдры тормозных механизмов.

После прекращения нажатия на педаль она возвращается в ис­ходное положение пружиной 20. В то же время колодки тормозных механизмов стягиваются своими пружинами, и жидкость перете­кает из рабочих цилиндров в главный через впускной клапан 7. Мри быстром отпускании педали поступающая из магистрали жидкость не успевает заполнить освобождаемую поршнем полость Г. В этом случае полость Г заполняется жидкостью, перетекающей из полости А через имеющиеся в головке поршня 14 отверстия, при этом края резиновой уплотнительной манжеты 5 отжимаются. В дальнейшем поступающая из магистрали жидкость перетекает через компенсационное отверстие В в резервуар.

При полностью отпущенной тормозной педали поршень главно­го цилиндра доходит до опорной шайбы 2. При этом зазор между толкателем и поршнем должен быть 1,5...2,5 мм, что соответствует свободному ходу педали 8... 14 мм. Регулировку зазора осуществ­ляют изменением длины тяги 18 путем ее ввертывания в толка­тель 16 или вывертывания из него.

По такой конструктивной схеме был устроен главный тормоз­ной цилиндр гидропривода тормозов автомобилей ГАЗ-52-04 и их модификаций выпускало 1987 г. В настоящее время модернизиро­ванный главный тормозной цилиндр такого типа устанавливается на автомобилях ГАЭ-53-12. Следует также отметить, что по схеме с разделителем тормозов (см. рис. 17.6) был устроен привод ряда моделей легковых автомобилей семейства ГАЗ.

С 1980-х годов наметилась тенденция отказа от разделителей из-за их недостаточной эффективности. Поэтому на современном этапе для повышения надежности тормозных систем практически на всех легковых автомобилях применяют двухконтурный привод тормоз­ных механизмов. При этом главные тормозные цилиндры имеют две независимые полости с установленными в них поршнями и пита­тельными резервуарами (бачками). Гидропривод рабочей тормозной системы этих автомобилей — раздельный, действующий от общей педали отдельно на тормозные механизмы задних и передних колес.

На грузовых автомобилях применяют как одно-, двухконтур­ные, так и многоконтурные независимые приводы; последние обеспечивают работу рабочих тормозных механизмов отдельно передних и задних колес, стояночного и запасного тормозных механизмов.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к тормозным системам, привод рабочей тормозной систсмы должен иметь не менее двух контуров, причем каждый контур привода при отказе другого контура должен обеспечивать эффективность торможения не менее 35 % эффективности торможения при исправной рабо­чей тормозной системе.