Устройство автомобилей
Усилители тормозных приводов
Для облегчения работы водителя при торможении, а также сокращения тормозного пути автомобиля в гидравлических тормозных приводах применяются усилители, использующие для работы разрежение во впускном трубопроводе двигателя. Пневматический привод не нуждается в специальном усилителе – энергия сжатого воздуха позволяет создавать в тормозных механизмах моменты, достаточные для торможения автотранспортного средства любой массы и на любой скорости.
Усилители гидравлических тормозных приводов подразделяют на вакуумные и гидровакуумные. Если усилитель расположен между тормозной педалью и главным цилиндром, его называют вакуумным, если усилитель включен непосредственно в гидравлическую часть привода, его называют гидровакуумным.
Гидровакуумный усилитель тормозного привода
Гидровакуумный усилитель (рис. 1) состоит из трех основных частей: гидроцилиндра, вакуумной камеры и клапана управления.
В цилиндре гидровакуумного усилителя, соединенного с главным цилиндром, перемещается поршень с шариковым клапаном. Поршень связан с толкателем штифтом, который плотно прилегает к отверстию поршня, а с отверстием толкателя образует некоторый зазор.
В поршне выполнены прорезы для толкателя клапана, представляющего собой плоскую скобу с шипом на конце, которая может перемещаться относительно поршня на небольшую величину.
В цилиндре установлены перепускной клапан для выпуска воздуха и штуцер для подсоединения трубопроводов. Перемещение поршня ограничено упорной шайбой со стороны вакуумной камеры.
Корпус вакуумной камеры состоит из двух штампованных чашек, связанных хомутами. Между чашками, поджимаемыми пружиной, соединенной через тарелку с толкателем поршня, зажаты края мембраны. Левая полость вакуумной камеры перед мембраной соединена шлангом с полостью корпуса клапана управления, а правая полость за мембраной – с впускным трубопроводом двигателя.
Клапан управления состоит из поршня и мембраны, зажатой между двумя частями корпуса клапана управления. Вакуумный и воздушный клапаны соединены стержнем, удерживаемым в нижнем положении пружиной.
Воздушный фильтр клапана управления соединяется с внешней средой (атмосферой).
В исходном положении под воздействием пружины воздушный клапан, находящийся на одном стержне с вакуумным клапаном, закрыт. При этом правая полость вакуумной камеры, где создалось разрежение, сообщается через открытый вакуумный клапан с левой полостью. Мембрана вакуумной камеры находится в состоянии покоя.
Под действием силы, приложенной к тормозной педали, жидкость из главного цилиндра по трубопроводу поступает в гидроцилиндр усилителя и через открытый шариковый клапан поступает к колесным цилиндрам. При увеличении силы, действующей на педаль, давление жидкости возрастает, и поршень клапана управления вместе с мембраной и седлом вакуумного клапана поднимается вверх, преодолевая сопротивление возвратной пружины мембраны. При этом седло прижимается к вакуумному клапану, вследствие чего полости мембраны усилителя разобщаются.
При дальнейшем перемещении поршня и движении вакуумного клапана, связанного стержнем с воздушным клапаном, последний открывается, преодолевая сопротивление своей пружины, в результате чего воздух из окружающей среды поступает из полости клапана управления в левую полость вакуумной камеры усилителя.
Правая полость вакуумной камеры остается соединенной с впускным трубопроводом двигателя. Из-за разности давлений в полостях вакуумной камеры ее мембрана прогибается, перемещая вместе со штоком и поршень гидроцилиндра.
Шариковый клапан закрывается, и поршень гидроцилиндра создает дополнительное давление на жидкость, в результате чего в колесных тормозных цилиндрах давление увеличивается.
Следящее действие клапана управления обеспечивает пропорциональность усилия, прикладываемого к тормозной педали, и дополнительного усилия, развиваемого гидровакуумным усилителем. Отсутствие следящего механизма в усилителе привело бы к прогрессирующему возрастанию давления жидкости в приводе вплоть до полной остановки автомобиля даже при незначительном усилии на тормозную педаль.
Работа следящего устройства гидровакуумного усилителя заключается в следующем.
При торможении автомобиля давление тормозной жидкости, действующее на поршень клапана управления снизу, и давление пружины клапана и воздуха сверху в какой-то момент находятся в равновесии. Мембрана клапана управления опускается вниз, воздушный клапан закрывается, и поступление воздуха в левую полость вакуумной камеры усилителя прекращается.
Если водитель сильнее нажал на педаль, то под действием дополнительной порции тормозной жидкости поршень клапана управления поднимается, равновесие нарушится, воздушный клапан вновь приоткроется, впустив дополнительную порцию воздуха в левую полость вакуумной камеры. Давление на мембрану вакуумной камеры увеличится, соответственно возрастет усилие, создаваемое поршнем гидроцилиндра усилителя, затем вновь наступает состояние равновесия.
При растормаживании давление жидкости, действующей на поршень клапана, снижается. Мембрана клапана опускается, воздушный канал закрывается, вакуумный клапан открывается. Левая полость вакуумной камеры сообщается с правой полостью, и давление в них выравнивается. Возвратная пружина мембраны вакуумной камеры возвратит толкатель вместе с поршнем гидроцилиндра в исходное положение.
Толкатель клапана, дойдя до упорной шайбы, остановит и откроет своим шипом шариковый клапан.
При остановке двигателя запорный клапан автоматически разъединяет гидровакуумный усилитель и впускной трубопровод, вследствие чего в усилителе некоторое время поддерживается низкое давление, позволяющее выполнить одно-два торможения при неработающем двигателе. После этого эффективность торможения заметно снизится, что отразится в необходимости прикладывать существенное усилие к тормозной педали, поскольку при неработающем двигателе усилитель не работает.
Вакуумный усилитель тормозного привода
Вакуумный усилитель отличается от гидровакуумного тем, что механически непосредственно связан с тормозной педалью, поэтому на автомобилях располагается рядом с этой педалью со стороны моторного отсека.
Гидровакуумный усилитель встраивается в гидропривод после главного тормозного цилиндра и связан с ним посредством трубопроводов, поэтому может располагаться на автомобиле где угодно.
В корпусе вакуумного усилителя (рис. 2) размещается мембрана и поршень, обеспечивающий ее деформацию путем удлинения ее цилиндрической направляющей. 
В трубчатой части поршня располагается плоский клапан, взаимодействующий с двумя седлами – наружным и внутренним. Наружное седло принадлежит телу поршня и позволяет разобщать левую и правую полости усилителя. Внутреннее седло принадлежит плунжеру, связанному со штоком тормозной педали.
В расторможенном состоянии при отпущенной педали седло внутреннего клапана прижато к клапану, а между наружным седлом и клапаном имеется щель, соединяющая каналом левую и правую (от тормозной педали) полость, в результате чего в обеих полостях устанавливается одинаковое низкое давление.
При нажатии на педаль плунжер выбирает зазор, после чего продолжает движение влево вместе с поршнем и, толкая перед собой резиновый диск, вызывает срабатывание главного цилиндра. Одновременно происходит закрытие наружного клапана и открытие внутреннего клапана. Воздух через фильтр и канал поступает в правую полость усилителя.
Перепад давлений между полостями создает силу, которая через пружину передается на шток главного цилиндра, суммируясь с силой, прикладываемой к этому штоку водителем через педаль, шток и плунжер. Давление воздуха в правой полости, определяющее силу, создаваемую усилителем, устанавливается в момент закрытия внутреннего клапана.
Недостатком данной конструкции усилителя является то, что он, будучи конструктивно связан с тормозной педалью, может располагаться только в двигательном отсеке, который в современных автомобилях (особенно легковых) недостаточно большой. Поэтому на легковых автомобилях применяют исполнительный механизм усилителя, состоящий из двух мембран, что позволяет уменьшить диаметр усилителя.
Как и в гидровакуумном, в вакуумном усилителе имеется запорный клапан, позволяющий некоторое время поддерживать разрежение в вакуумной камере после остановки двигателя и выполнять одно-два торможения. После израсходования этого запаса эффективность торможения будет зависеть только от физического усилия, оказываемого водителем на педаль тормоза.
Источник
Усилители тормозов
Для снижения усилия, прилагаемого водителем на тормозную педаль, в гидравлическом приводе получили распространение специальные устройства — усилители. Усилители, устанавливаемые в гидравлический привод в качестве постороннего источника энергии, позволяют использовать энергию сжатого воздуха (пневмоусилители); разрежение, образующееся во впускном трубопроводе работающего двигателя или создаваемое вакуумным насосом (вакуумные усилители); или энергию давления рабочей жидкости, создаваемого насосом высокого давления (гидроусилители). В последнее время также разработаны конструкции электроусилителей. Усилители значительно облегчают тормозное управление. Неработающий усилитель не препятствует штатному торможению автомобиля от педали.
Схемы гидропривода тормозов с вакуумным усилителем (а):
А — атмосферная полость;
Б — вакуумная полость;
1 — бачок главного тормозного цилиндра;
2 — запорный клапан;
3 — вакуумная камера;
4 — диафрагма;
5 — воздушный фильтр;
6 — шток педали тормоза;
с пневматическим (гидравлическим) усилителем (б):
1 — подвод воздуха;
2 — шток;
3 — педаль;
4 — тормозные механизмы;
5 — главный цилиндр;
6 — силовой цилиндр;
7 — следящий клапан (распределитель)
На рисунке изображены схемы гидропривода тормозов с вакуумным и пневматическим (гидравлическим) усилителями.
Также встречаются усилители гидровакуумного типа, которые по принципу действия являются разновидностью усилителей вакуумного типа. В отличие от вакуумных, которые всегда установлены между тормозной педалью и главным цилиндром, гидровакуумные усилители могут размещаться в любом месте, что облегчает их компоновку на автомобиле.
Наибольшее распространение получил вакуумный усилитель (а). Он имеет камеру, разделенную резиновой диафрагмой на две полости: вакуумную Б и атмосферную А. Вакуумная полость Б соединена трубопроводом с источником разрежения, и давление в ней ниже атмосферного. Атмосферная полость А через следящий клапан соединяется либо с вакуумной камерой в расторможенном состоянии, либо с атмосферой при торможении.
Диафрагма с одной стороны соединена со штоком для привода поршня главного цилиндра, а с другой стороны через следящий клапан в нее упирается толкатель от тормозной педали. В исходном положении давление в обеих камерах усилителя одинаковое и равно давлению источника разрежения. Имеется возвратная пружина, которая отводит в первоначальном положении диафрагму со штоком от поршня главного цилиндра.
При нажатии педали тормоза усилие от нее передается через толкатель к следящему клапану усилителя, который сначала закрывает вакуумное отверстие и отсоединяет атмосферную камеру А от источника разрежения, а затем соединяет ее через открывшееся атмосферное отверстие клапана с атмосферой. Давление в полостях А и Б оказывается различным, в результате диафрагма перемещается в сторону меньшего давления, а на ее штоке появляется сила, которая суммируется с усилием толкателя педали и перемещает поршень главного цилиндра. Усилитель устроен таким образом, что дополнительное усилие всегда пропорционально усилию на толкателе. Чем сильнее водитель воздействует на педаль, тем эффективнее работа усилителя. Максимальное дополнительное усилие в 3–5 раз превосходит усилие ноги водителя. Его дальнейшее увеличение возможно только за счет увеличения числа камер или диаметра диафрагмы.
При растормаживании атмосферная камера А через следящий клапан вновь соединяется с источником разрежения, давление в камерах А и Б выравнивается, диафрагма возвращается в исходное положение.
В трубе, соединяющей вакуумную камеру Б с источником разрежения, устанавливают обратный клапан. Он разъединяет усилитель и источник разрежения при остановке двигателя или отказе вакуумного насоса. Вследствие этого в камере усилителя поддерживается разрежение, которое позволяет произвести 3–4 эффективных торможения даже при неработающем двигателе или насосе.
Пневматический усилитель (б) имеет баллон с запасом сжатого воздуха, следящий клапан и силовой цилиндр с поршнем или диафрагмой. Шток силового цилиндра приводит в движение поршни главного тормозного цилиндра. При торможении толкатель педали воздействует на шток, который передает усилие одновременно на шток силового цилиндра и на следящий клапан. Последний открывается и пропускает воздух под давлением из баллона в полость силового цилиндра.
Гидравлический усилитель имеет гидронасос, бачок с запасом рабочей жидкости, следящий распределитель, соединенный со штоком и поршнем силового цилиндра. Как и в пневмоусилителе, шток силового цилиндра воздействует на поршень главного тормозного цилиндра. Иногда поршень силового цилиндра отсутствует и его функции выполняет непосредственно поршень главного цилиндра.
Если торможение не осуществляется, нагнетаемая насосом жидкость проходит через каналы распределителя и сливается обратно в бачок. При нажатии педали в распределителе перекрывается слив жидкости в бачок и открывается его проход в полость силового цилиндра. Усилия на штоке от педали и от давления жидкости на поршень силового цилиндра складываются и передаются на поршень главного тормозного цилиндра.
При торможении происходит динамическое перераспределение воздействующих на переднюю и заднюю оси нагрузок, заключающееся в увеличении доли общей нагрузки на передние колеса и уменьшении на задние. Это может часто приводить к тому, что тормозные силы на задних колесах превышают силы сцепления шин с дорогой, в результате чего происходит блокировка и скольжение колес. Наличие регулятора давления снижает вероятность этого явления.
Регулятор тормозных сил автомобиля автоматически изменяет давление жидкости в приводе задних тормозов в зависимости от нагрузки на заднюю ось. При этом ограничивается возрастание тормозных сил на задних колесах при частичной загрузке автомобиля с целью установить желаемую очередность блокирования колес. Для предотвращения заноса автомобиля при торможении желательна следующая очередность блокирования колес: сначала передние, а затем задние. Уменьшение возможности блокировки задних колес повышает безопасность движения.
Степень снижения давления в контуре задних колес относительно передних устанавливают пропорционально величине загрузки автомобиля, которую определяют по загрузке задней подвески. Но полностью защитить колеса от блокировки и скольжения регулятор тормозных сил все-таки не может.
Источник
