Глава 10. Тормозное управление (стр. 5 )

Механический привод.

Механический привод был первым тормозным приводом авто­мобилей. Он прост по конструкции, не нуждается в преобразователе энергии, так как педаль или рычаг управления являются его частью, но КПД его невысок, что приводит к снижению подводимых к тормозным механизмам приводных сил, а следовательно, и тор­мозных моментов и требует увеличения необходимого усилия во­дителя. Кроме того, из-за относительно невысокой жесткости деталей значительная часть хода органа управления, ограниченного анатомическими возможностями водителя, тратится на деформацию рычагов и валов, что не позволяет делать механические приводы большим передаточным числом.

Для компенсации разной жесткости отдельных контуров и равенства зазоров в тормозных механизмах в механическом приводе предусматривается наличие уравнительных рычагов (коромысел).

Необходимость подвода приводных сил к большому числу тормозных механизмов и обеспечение независимости действия контуров су­щественно усложняет механический привод, еще больше снижая его КПД.

При использовании механического привода необходимо согла­совывать его кинематику с кинематикой подвески. Так, например, при использовании тросов в ряде конструкций должно быть обес­печено определенное их провисание, при отсутствии или недоста­точной величине которого работа подвески может приводить к самопроизвольному срабатыванию тормозных механизмов. При этом излишнее провисание может недопустимо увеличить ход рукоятки управления.

Из-за указанных недостатков в настоящее время механический привод применяется ограниченно и в основном в стояночных тор­мозных системах, благодаря неоспоримому своему преимуществу, заключающемуся в способности сохранять заданное усилие прак­тически неограниченно долго, в отличие от гидравлических и, осо­бенно, пневматических приводов, в которых давление рабочего тела постепенно снижается вследствие его утечек.

Гидравлический привод.

Простейший гидравлический привод состоит из главного тор­мозного цилиндра (ГТЦ), трубопроводов и называемых рабочими цилиндрами исполнительных элементов. По сравнению с механи­ческим гидравлический привод имеет более высокий КПД (исключая случаи сильного повышения вязкости жидкости при очень низких температурах) и большую жесткость. Этот привод позволяет просто, при помощи гибких шлангов, осуществлять подвод жидкости к имеющим значительные перемещения при работе подвески колес­ным тормозным механизмам.

Конструкции ГТЦ могут быть различны, но принципы, поло­женные в их основу, общие. Так, во всех приводах тормозная ма­гистраль в расторможенном состоянии (при отпущенной педали) сообщается с резервуаром. Это необходимо для компенсации:

- утечек жидкости;

- теплового расширения жидкости;

- увеличения объема системы после регулирования зазоров между колодками и барабаном при износе тормозных накладок.

Срабатывание гидравлического тормозного привода состоит из нескольких этапов. При нажатии на педаль сначала выбирается зазор между штоком и поршнем, после чего поршень начнет дви­жение, вытесняя жидкость через компенсационное отверстие 2 в ре­зервуар (рис.14-а).

После перекрытия компенсационного отверстия жидкость будет вытесняться в тормозную магистраль и в рабочие цилиндры через выпускной клапан 4. Поршни рабочих цилиндров начнут перемещаться, выбирая зазоры в тормозных механизмах. После вы­борки зазоров и начнется собственно торможение. Жидкость после этого продолжает поступать в магистраль, так как по мере увеличения давления проявляют себя упругие деформации гибких шлангов, колодок, накладок, барабанов, скоб дисковых тормозов. Барабаны тому же вследствие нагревания увеличивают диаметр.

Рис. 14. Главные тормозные цилиндры:

а – одинарный главный тормозной цилиндр с резервуаром для тормозной жидкости; б – двойной главный тормозной цилиндр; в – клапанное устройство двойного цилиндра.

При снятии усилия с педали поршень возвращается в перво­начальное положение под действием возвратной пружины 6, а жидкость воз­вращается в ГТЦ через впускной клапан 5.

В конструкции ГТЦ предусмотрены устройства, препятствующие попаданию воздуха в гидравлическую магистраль. Воздух, в отличие от практически несжимаемой жидкости, весьма упруг и при по­падании в магистраль играет роль пружины, на сжатие которой расходуется часть хода педали тормоза, что при достаточно большом количестве воздуха препятствует созданию необходимого давления в системе и, как следствие, приводит к неэффективному торможению даже при нажатой до упора педали.

Наиболее опасным с точки зрения попадания воздуха в ГТЦ является режим растормаживания. Растормаживание, как правило, производится быстро, броском педали. Жидкость, вследствие ее вязкости, возвращается в ГТЦ относительно медленно, и поршень под действием возвратной пружины, стремясь оторваться от столба жидкости, создает в магистрали разрежение.

Устранить при этом попадание воздуха в магистраль за счет одних уплотнений сложно, поэтому с тыльной стороны поршня или в самом поршне располагают полость, заполненную жидкостью и при любом положении поршня сообщенную с резервуаром при помощи отверстия (по­этому в ней всегда поддерживается атмосферное давление). Эта полость изолирует рабочий объем ГТЦ от атмосферы, не давая воздуху проникнуть в него. В современных конструкциях иногда в резервуар пере­мешают поплавок с электроконтактами для сигнализации о недо­пустимо низком уровне жидкости.

Для повышения надежности гидравлический привод выполняют разделенным на два самостоятельных контура (рис. 15). При выходе из строя одного из них должна сохраниться заданная эффективность тормозов автомобилей. Выбор той или иной схемы определяется степенью потери эффективности торможения, допус­тимой несимметричностью тормозных сил, сложностью привода.

Схема, представленная на рис. 15-а, характерна значительным сни­жением эффективности при выходе из строя одного контура. Каждый из тормозных механизмов передних колес приводится от обоих контуров, причем эффектив­ность привода различна. В гидравлическом приводе это обеспечи­вается за счет разности диаметров приводных (рабочих) цилиндров. Цилиндры меньшего диаметра включены в контур, общий с задними тормозными механизмами, а цилиндры большего диаметра приводят только передние тормозные механизмы. Соотношение диаметров цилиндров выбирается таким, чтобы при отказе любого контура автомобиль сохранял бы 50-процентную эффективность торможения. Очевидно, что на грузовом автомобиле с двойной ошиновкой задних колес привод от обоих контуров должны иметь задние тормозные механизмы.

Схемы, изображенные на рис. 15-б и в, позволяют сохранить эф­фективность торможения (не менее 50 %) при выходе из строя лю­бого контура. Однако при применении диагональной схемы, показанной на рис. 15-б, неисправность одного из контуров приводит к тому, что тормозные силы становятся несимметричными, и передние колеса при этом стре­мятся повернуться относительно шкворней в сторону большей силы, что приводит к потере устойчивости автомобиля. Поэтому на авто­мобилях с таким приводом обычно применяют отрицательные плечи обкатки (до 20 мм), и при неравенстве тормозных сил поворот колес происходит в обратном направлении, что улучшает устойчивость.

Наибольшей эффективностью тормозов обладает схема, представ­ленная на рис. 15-г. Однако конструктивно она сложна.

Поскольку рассмотренная конструкция ГГЦ одноконтурной системы управления имеет одно выход­ное отверстие, для использования ее в двухконтурных тормозных приводах требуется использовать так называемый разделительный допол­нительный элемент, представляющий собой клапанное устройство с одним входным и двумя выходными отверстиями, обеспечивающее независимость действия двух ветвей тормозного привода.

а) б)

Рис. 15. Схемы двухконтурных раздельных гидравлических приводов:

а – передних и задних тормозных механизмов; б – диагональный; в – с дополнительным приводом к передним тормозным механизмам; г - одновременное торможение всех тормозных механизмов; 1 – двухсекционный главный тормозной цилиндр; 2 и 3 – магистрали к тормозным механизмам.

В показанной на рис. 14-б конструкции разделение контуров обеспечивается самим ГТЦ с двумя поршнями. Два резервуара (или один с раздели­тельной перегородкой) сообщаются с полостью ГТЦ через отверстия 17. Поршни 19 имеют кольцевые уплотнительные манжеты 16, при­жимаемые пружинами 15. Наружная поверхность поршней имеет проточку длиной «а» (рис. 14-в) для размещения колец 22, имею­щих длину «б», которая меньше длины проточки «а».

Помимо проточки поршни имеют кольцевые полости 20 и пло­ские углообразные пазы 18. Кольцевые полости и пазы соединяются с резервуарами при любом положении поршней. В корпус ввернуты упорные болты 21, определяющие крайнее правое положение пор­шней и колец 22, соответствующее расторможенному состоянию системы. Конфигурация поршней такова, что в указанном крайнем положении кольца 22, упираясь в болты 21, отрывают манжеты 16 от поршней, сообщая резервуары с тормозными магистралями (рис. 14-б).

В начале торможения поршни, перемещаясь (один под воздействием штока, другой - под давлением жидкости), на­двигаются на манжеты, после чего жидкость начинает вытесняться в магистрали через отверстия 14.

В случае потери герметичности одного контура, питаемого, на­пример, через левое отверстие 14, левый поршень, вытеснив жид­кость через обрыв магистрали, упрется удлинителем 24 в дно ци­линдра, образовав для правой рабочей полости фиктивное дно. Если же разгерметизация произойдет в контуре, питаемом правой полостью, то правый поршень, вытеснив жидкость, упрется удлинителем 23 в левый поршень, передавая на него силу, действующую со стороны штока.

При заправке привода тормозной жидкостью и иногда при экс­плуатации автомобиля из системы необходимо удалить воздух. Для этого в самых высоких местах рабочих цилиндров, а если требуется, то и в других местах привода устанавливают клапаны прокачки.