kitayteka.ru

Усилитель тормозов

Раньше, когда большинство автомобилей оборудовались барабанными тормозами, не было необходимости увеличения тормозного усилия, так как барабанные тормоза обеспечивали достаточную эффективность торможения. В настоящее время большинство автомобилей оборудуются дисковыми тормозами передних колес, и поэтому необходим усилитель. Усилитель тормозов — это устройство механического или вакуумного действия, закрепленное на главном тормозном цилиндре.
В автомобилях KIA используются три различных типа усилителей:

•  с одной вакуумной полостью,

•  с двумя вакуумными полостями,

•  с изменяемым коэффициентом усиления.

Вакуумный усилитель представляет собой металлический корпус, в котором имеются клапан и диафрагма. Шток, проходящий через центр усилителя, с одной стороны соединен с поршнем главного тормозного цилиндра, с другой — с толкателем педали тормоза. Усилитель тормозов предназначен для уменьшения силы, необходимой для нажатия на педаль тормоза, и повышения эффективности торможения. Уменьшение силы нажатия на педаль тормоза осуществляется за счет использования в усилителе разрежения, создаваемого двигателем. Все усилители тормозов предназначены для уменьшения силы, необходимой для нажатия на педаль тормоза, а не для увеличения тормозного усилия на колодках. Это сделано в целях безопасности, так как если двигатель заглохнет, то в усилителе не будет создаваться разрежение. Для работы усилителя тормозов необходим источник разрежения. В автомобилях с бензиновым двигателем разрежение, создаваемое в такте впуска, является достаточным для работы вакуумного усилителя. Поскольку в дизельных двигателях не создается достаточное разрежение, то на таких автомобилях должен устанавливаться отдельный вакуумный насос. Дизельный двигатель не может создать достаточного разрежения в вакуумном усилителе.

При нажатии на педаль тормоза толкатель открывает клапан, при этом одна полость сообщается с атмосферой, одновременно разобщаясь с вакуумом. Атмосферный воздух создает давление на диафрагму. За счет разности давления в полостях, а также силы нажатия на педаль тормоза, корпус клапана перемещается вместе со штоком, который, в свою очередь, воздействует на поршень главного тормозного цилиндра.
При отпускании педали тормоза клапан закрывается, что приводит к прекращению поступления атмосферного воздуха и сообщению обеих полостей. Давление в обеих полостях восстанавливается. Затем корпус клапана со штоком возвращаются в исходное положение.

Порядок обслуживания усилителя тормозов

Запорный клапан
Запорный клапан представляет собой клапан одностороннего действия, через который воздух проходит только в одном направлении — из вакуумного усилителя. При выключенном двигателе или при утечке воздуха через вакуумный шланг запорный клапан не пропускает воздух в усилитель. Это важно, так как вакуумный усилитель должен обеспечить несколько «свободных» нажатий на педаль тормоза при выключенном двигателе. При неправильной работе усилителя тормозов в первую очередь необходимо проверить запорный клапан.

Датчик разрежения
Датчик разрежения устанавливается на вакуумный усилитель на автомобилях с дизельным двигателем. Если разрежение становится недостаточным (например, из-за обрыва приводного ремня), датчик разрежения включает контрольную лампу тормозной системы. Состояние датчика разрежения можно проверить при помощи мультиметра.

Установка
Перед установкой усилителя тормозов необходимо измерить и отрегулировать длину толкателя. Подробное описание приведено в заводской инструкции.

Принцип действия усилителя тормозов

Усилитель тормозов увеличивает давление, созданное при нажатии на педаль тормоза, уменьшая усилие нажатия, которое необходимо приложить водителю. В большинстве автомобильных тормозных систем усилитель тормозов устанавливается совместно с главным цилиндром. Для уменьшения силы, необходимой для нажатия на педаль тормоза, в вакуумном усилителе тормозов используется разрежение, создаваемое во впускном коллекторе двигателя. В автомобилях с дизельным двигателем, разрежение (0,5 0,9 бар) создается вакуумным насосом. При нажатии на педаль тормоза усиление продолжается до тех пор, пока давление не достигнет предельного значения. Это значение (близкое к тому, при котором блокируются колеса) составляет от 60 до 100 бар, в зависимости от модели автомобиля. После достижения этого значения дальнейшего усиления не происходит.

Корпус клапана (педаль тормоза отпущена)
На конце толкателя имеется поршень, который своим задним торцом упирается в клапан. Между клапаном и седлом клапана имеется зазор. В обеих полостях одинаковое давление. Наружный воздух в первую полость не поступает, так как поршень закрывает клапан.

Корпус клапана (педаль тормоза нажата)
При нажатии на педаль тормоза толкатель перемещает поршень. Вслед за поршнем под действием пружины перемещается клапан до упора в корпус клапана, при этом рабочая полость сообщается с атмосферой. В зависимости от усилия нажатия на педаль тормоза, в рабочую полость через фильтр поступает большее или меньшее количество наружного воздуха для создания дополнительного усилия на педали тормоза. Давление в рабочей полости выше, чем в вакуумной. Коэффициент усиления зависит от диаметра усилителя тормозов.

Тормозная система часть 2

Вакуумный усилитель тормозов ABS с переменным коэффициентом усиления

Некоторые модели автомобилей с ABS оснащаются вакуумным усилителем тормозов с переменным коэффициентом усиления.
Следует обратить внимание на то, что говорить о двойном усилении некорректно. Вакуумный усилитель тормозов с переменным усилением часто называют системой помощи при экстренном торможении BAS (Brake Assist System), что также неправильно. Конструкция этой системы позволяет получить два изменения наклона кривой усиления в зоне управления торможением (в последней точке перегиба кривая меняет свой наклон третий раз). Благодаря такой форме кривой можно дозировать усилие на педали тормоза, что особенно важно в экстренных ситуациях. В обычных усилителях тормозов степень усиления зависит от соотношения площадей рабочих поверхностей диска и штока. В отличие от обычного усилителя рабочая поверхность диска в усилителе с переменным коэффициентом усиления разделена на две части. Благодаря этому площадь рабочей поверхности диска изменяется во время торможения. Когда усилие нажатия на педаль достигает определенного значения (усилие, воздействующее на реактивный диск, возрастает), наружное кольцо подвижной втулки смещается относительно центра диска. Начальный момент смещения зависит от усилия предварительного натяжения пружины переменной жесткости. Первая точка перегиба кривой должна соответствовать давлению в главном тормозном цилиндре 35 40 бар. Кривая изгибается второй раз, когда воздушная камера соединяется с внешней круговой зоной корпуса клапана (зона усиления) и фактически с внутренней поверхностью поршня усилителя. В результате этого создается номинальное усиление. Изменение усиления по мере нажатия на педаль тормоза происходит в соответствии с заданным коэффициентом усиления до тех пор, пока входное усилие не превысит значения в точке перегиба.

Расстояние между двумя точками перегиба зависит от величины зазора во втулке (рас-стояния между реактивным диском и подвижной втулкой) и от характеристики пружины переменной жесткости. Чем меньше зазор и ниже жесткость пружины, тем ближе друг к другу расположены точки перегиба. Стандартная характеристика усиления, когда давление на входе увеличивается на 20 +/- 10 бар, производится, как описано выше. Особые свойства кривой переменного усиления можно наблюдать только при заданной скорости перемещения педали тормоза. Тем не менее, преимущество усилителя с переменным коэффициентом усиления ощущается в момент быстрого нажатия на педаль тормоза. Это означает, что данный усилитель обеспечивает более точное дозирование давления, чем обычный усилитель, при одной и той же скорости перемещения педали тормоза. Это справедливо даже в том случае, когда с ростом коэффициента усиления при резком нажатии на педаль тормоза увеличивается задержка нарастания давления. Усилитель с переменным коэффициентом усиления не оказывает влияния на время срабатывания тормозов.

Преимущества ABS

Антиблокировочная система тормозов (ABS) представляет собой систему управления, которая позволяет современным тормозным системам обеспечивать максимальную эффективность торможения автомобиля в сложных ситуациях независимо от состояния дорожного покрытия. Основными преимуществами ABS являются: отсутствие заноса автомобиля во время торможения, сохранение управляемости даже при резком торможении, оптимизация тормозного пути, снижение износа шин. Системы ABS были разработаны для обеспечения оптимального торможения автомобиля с сохранением курсовой устойчивости в различных дорожных условиях. Тормозной путь автомобиля зависит от многих факторов, в том числе погодных условий, состояния дорожного покрытия, интенсивности дорожного движения и усилия нажатия на педаль тормоза. Если происходит блокировка передних колес, автомобиль теряет управление.

Тормозные силы и силы, действующие на шину колеса

Все неподвижные тела стремятся сохранять состояние покоя, а движущиеся — направление движения и скорость. Силы создаются и/или используются для изменения состояния тела. Характерным примером служит попытка остановить автомобиль в повороте при гололеде. Автомобиль продолжает скользить, не отклоняясь от первоначальной траектории без существенного снижения скорости, несмотря на все попытки восстановить контроль над автомобилем.

Силы, действующие на шину колеса
Единственный способ изменить направление и скорость движения — это приложить
к колесу определенные силы. К этим силам относятся следующие.

Касательная сила Fu
Касательная сила FU действует в месте контакта шины колеса с дорогой. Она позволяет водителю с помощью дроссельной заслонки (педали акселератора) и системы торможения осуществлять разгон и замедление автомобиля.
Нормальная сила Fn
Нормальная сила FN представляет собой массу автомобиля и его груза. Она действует в плоскости, перпендикулярной дорожной поверхности. Кроме того, эти силы могут по разному действовать на автомобиль в зависимости от состояния дороги, шин и погодных условий. Величина сил, воздействующих на дорогу, зависит от коэффициента трения в пятне контакта шины колеса с дорожным полотном.

Тормозные силы
Между рабочей поверхностью тормозного диска или барабана и тормозной колодкой возникает сила трения FF. Сила трения зависит от:
– величины давления в тормозной системе;
– значения силы трения (зависит от материала тормозной колодки);
– конструкции тормозов (дисковые или барабанные тормозные механизмы).

Торможение, поперечная сила и скольжение колеса

Торможение, поперечная сила и скольжение колеса

Кривая А представляет собой зависимость тормозной силы от скольжения колеса. Тормозная сила равна коэффициенту сцепления шины с поверхностью дороги. Каждое торможение приводит в определенной мере к возрастанию скольжения колеса. Скольжение свободно вращающегося колеса принимают равным 0%, а заблокированного — 100%. Первоначальное торможение при нулевом относительном скольжении колеса приводит к тому, что тормозная сила резко увеличивается, а скольжение колеса нарастает постепенно до определенного предела. При превышении этого значения тормозная сила падает, а скольжение колеса увеличивается.

Поперечная сила и скольжение колеса

Кривая В выражает зависимость поперечной силы от скольжения колеса. Максимальная тормозная сила достигается в точке, которая соответствует предельно допустимому значению скольжения. Отрезок кривой (В) между нулевым и предельно допустимым значениями скольжения называется зоной устойчивого торможения (2), а отрезок кривой между предельно допустимым и 100%-ным значениями скольжения называют зоной неустойчивого торможения (3), так как торможение в этой зоне всегда приводит к заносу автомобиля. Это связано с тем, что превышение предельно допустимого значения скольжения сразу приводит к блокировке колес, которой можно избежать только немедленным снижением тормозной силы. Скольжение также возникает под действием поперечной силы, например при прохождении поворота. Кривая В показывает, что поперечная сила быстро снижается с увеличением скольжения. При 100% ном скольжении, когда колеса заблокированы, поперечная сила равна нулю, поэтому водитель полностью теряет управление автомобилем.

Круг сцепления

Соотношение между силой трения, поперечной силой, тормозной силой и силой тяги можно выразить с помощью круга сцепления. В нем допускается, что сила трения в пятне контакта шины с поверхностью дороги во всех направлениях одинакова. Круг позволяет наглядно показать зависимость между поперечными силами, тормозной силой и силой тяги.

Примеры

Вы тормозите при движении по прямой: сила трения в пятне контакта шины с дорогой действует только в продольном направлении, вынуждая автомобиль останавливаться.

Вы проходите поворот на определенной скорости: при движении на заданной скорости в повороте сила трения в пятне контакта шин с дорогой действует только в поперечном направлении. Благодаря этому автомобиль поворачивает.

Вы тормозите на повороте: сила трения действует в продольном и поперечном направлениях. Если поперечные силы превысят определенное максимальное значение, начнется поперечное скольжение автомобиля. При превышении продольных сил предельного значения тормозной путь автомобиля увеличивается.