Гидравлические тормоза (часть I)

Рис. Bosch

Гидравлические тормозные системы в настоящее время используются во всех автомобилях и фургонах, а также в большинстве двухколесных и некоторых легковых прицепов.

Решение, заключающееся в гидравлической передаче усилия от педали тормоза к тормозным механизмам отдельных колес, появилось в автомобильной технике более 80 лет назад и заменило механические системы, действовавшие тогда только на задние колеса автомобилей. Давление, действующее на поршень насоса, вызывало, в соответствии с законом Паскаля, повышение давления жидкости в замкнутой системе трубчатых каналов во всех направлениях, так что оба тормоза задней оси, приводимые в действие поршневыми приводами, всегда работали одинаково без частых регулировок и независимо от текущего положения задней подвески. , Кроме того, при использовании диаметра поршня меньшего размера в насосе, чем в цилиндрах цилиндра, была получена гидравлическая трансмиссия, снижающая необходимое давление на педаль за счет увеличения рабочего хода (в механических системах аналогичный, хотя и менее эргономичный эффект удлинял рычаг педали). Затем, введение гибких шлангов позволило одновременно тормозить передние управляемые колеса, что более чем удвоило общую эффективность всей тормозной системы. Таким образом, были раскрыты все преимущества гидравлических тормозов, и их дальнейшее развитие заключалось только в последующем устранении их различных недостатков.

Торможение с переменной нагрузкой на ось

Сначала выяснилось, что эффективность передних и задних тормозов не должна быть одинаковой, поскольку во время торможения передняя часть автомобиля загружается, а задняя - разгружается. Более слабый эффект этого давления задних колес на землю вызывает их блокировку, угрожающую опасному боковому скольжению, особенно на поворотах дороги. Таким образом, мы начали устанавливать тормоза сзади с меньшей поверхностью трения, с гидравлическими цилиндрами с меньшим диаметром цилиндров или с одинарными задними цилиндрами с двойными передними цилиндрами. Однако это не решило проблему полностью, поскольку давление колес на поверхность зависит также от степени и распределения нагрузки транспортного средства. Другие пропорции тормозного усилия передних и задних колес оптимальны для автомобиля с набором пассажиров и багажа, а другие - при загрузке только водителем. Поэтому в гидравлических тормозных системах появился дополнительный элемент, называемый эквалайзером или ограничителем тормозного усилия задних колес. Обычно это скользящий клапан, ограничивающий поток жидкости к задним тормозам из-за одной из трех примененных систем:

• датчик отклонения механической подвески,
• датчик изменения инерционной скорости,
• гидравлический датчик для быстрого повышения давления в системе.

Первое из упомянутых решений зависит от силы торможения задних колес от статической и динамической нагрузки транспортного средства, а два других - от интенсивности его торможения, что также включает (косвенно) распределение нагрузки на обе оси.

Риск неудачи

Одновременная и равномерная работа гидравлической тормозной системы, состоящей из одного поршневого насоса, четырех цилиндров на колесах транспортного средства и тросов, соединяющих эти элементы, означает, помимо вышеупомянутых преимуществ, также очень существенный недостаток. Что ж, любая потеря герметичности, независимо от того, какая из этих частей применима, неизбежно влечет за собой полный отказ всей системы. Когда эта ситуация обнаруживается во время вождения, у водителя есть только механический вспомогательный тормоз с низким КПД при попытке водителя затормозить.

Поэтому была разработана система с двумя независимыми гидравлическими контурами, управляемыми отдельными секциями двойного главного цилиндра. У него два поршня, движущиеся соосно в общем цилиндре. Давление на педаль тормоза передается на внешний поршень, и создаваемое таким образом давление действует как на тормоза колес, соединенных с первым гидравлическим контуром, так и на внутренний поршень, что при скольжении увеличивает давление в тормозах второго контура. Возможная утечка в первом контуре означает, что внешний поршень, не встречая сопротивления жидкости, больше скользит в цилиндр и давит непосредственно на внутренний поршень, увеличивая давление в его окружности. Если вторая цепь протекает, внутренний поршень достигает конца цилиндра насоса, когда педаль нажата, и функция сжатия полностью (для первой окружности) только внутреннего поршня. В случае потери герметичности одного из поршней насоса он начинает действовать как одна секция: на обоих контурах (если повреждено внутреннее уплотнение поршня) или только на втором контуре (если внешний поршень не затянут).

Обязательство использовать многоконтурные системы в автомобилях с гидравлическим тормозом было введено в 1967 году в США, а чуть позже в Европе. Тогда действующие правила требуют, чтобы отказ одной тормозной цепи не снижал общую эффективность торможения более чем на 30%.

Изначально цепи были разделены на передние и задние, затем оказалось более выгодным подключить диагональные тормоза, но в таких системах необходимо было использовать два ограничителя тормозного усилия (по одному на каждое заднее колесо).

Рискованным элементом гидравлических тормозных систем также является сама рабочая жидкость. Наиболее часто используемые полигликолевые жидкости представляют собой гигроскопичные вещества, поэтому независимо от способа и условий использования тормозной системы, а также от степени износа других деталей, они со временем разбавляются водой. Температура кипения жидкости затем понижается, а температура ее затвердевания увеличивается (в абсолютном масштабе). Первый из этих факторов угрожает потере эффективности торможения из-за образования пузырьков водяного пара в нагретых тормозных цилиндрах, второй дает аналогичные эффекты, когда жидкость замерзает в системе во время заморозков. По этим причинам необходимо регулярно проводить диагностику (с использованием специальных тестеров) и циклическую замену тормозной жидкости, что усложняет эксплуатацию автомобиля и может (в случае небрежности) негативно повлиять на общую безопасность дорожного движения.

Нужна поддержка

Дополнительные устройства, поддерживающие силу водителя, когда тормоза активируются педалью, впервые появились в роскошных автомобилях, чтобы повысить комфорт вождения. Однако быстро выяснилось, что вспомогательные механизмы должны выполнять гораздо более серьезные и более общие задачи. При все более высоких скоростях и ускорениях транспортных средств всех категорий, включая автофургоны, эффективность их тормозных систем должна возрастать в зависимости от критических ситуаций как от силы, так и от скорости нажатия на педаль, что не может быть улучшено вышеупомянутыми изменениями в механических отношениях и гидравлика. Кроме того, плохо, когда в реальном движении фактический тормозной путь обусловлен индивидуальной физической предрасположенностью водителей.

Первым решением этих проблем была (самая популярная и в настоящее время) поддержка вакуумной системы. Он состоял из размещения между педалью тормоза и мембранным приводом мембранного привода, соединенным с системой впуска двигателя с искровым зажиганием. В этих системах после того, как заслонка закрыта, создается значительный вакуум из-за эффекта всасывания поршней. Во время торможения дроссель обычно закрывается, потому что водитель затем переводит правую ногу с педали акселератора на педаль тормоза. Если нажатие этой педали приводит к открытию клапана, соединяющего заднюю камеру привода мембраны с атмосферой при избыточном давлении, преобладающем в передней камере, мембрана отклоняется и давление ее шпинделя на внешний поршень главного цилиндра.

Для отмены педали необходимо снова закрыть клапан и уравновесить давление с обеих сторон мембраны, а затем с помощью возвратного движения под давлением пружины. Отказ серводвигателя означает необходимость более сильного нажатия на педаль, но это не мешает другим частям тормозной системы.

Похожие