Глава 10. Тормозное управление (стр. 6 )

Расчет гидравлического привода.

Расчет выполняют с целью определения диаметров главного и колесного цилиндров, уси­лия на педаль и ее ход, передаточного числа педального привода, необходимости применения усилителя.

Зависимость между диаметром колесного цилиндра dK и созда­ваемой приводной силой Р имеет вид (рис.16):

где рк — давление жидкости в цилиндре с учетом действия регу­лятора тормозных сил рк = 8…12 МПа.

Чем выше давление, тем компактнее конструкция привода, но выше требования, предъявляемые к трубопроводам (и в первую очередь к резиновым шлангам и их соединениям).

Рис. 16. Расчетная схема гидравлического привода.

Усилие на педали управления:

где r1 и r2 — плечи (рис. 12);

η — КПД гидравлического привода; η = 0,85…0,95;

dг — диаметр главного цилиндра.

В конструкциях автомобилей с гидравлическим приводом от­ношение диаметра колесного цилиндра dк к диаметру главного цилиндра dг находится в диапазоне: dк/dг = 0,9…l,2. Малые размеры dг увеличивают ход поршня и соответственно ход педали.

Главные цилиндры изготовляют из серого чугуна, а поршни — из серого чугуна, алюминиевых сплавов или среднеуглеродистых сталей.

Усилители тормозного привода

Допустимая величина хода педали тормоза, как и любой другой орган управления, имеет анатомическое ограничение. Технически необходимый ход педали определяется величиной зазоров в тор­мозной системе и упругостью ее деталей (шлангов, колодок, на­кладок, тормозного барабана или скобы дискового механизма и т. д.). Отношение хода педали к ходу поршней исполнительных цилиндров является передаточным числом тормозного привода, которое оп­ределяет величину приводной силы, прикладываемой к колодкам. Ограниченность передаточного числа, с одной стороны, и ужесто­чение норм по усилию на педали, с другой стороны, привели к тому, что в настоящее время усилители тормозного привода при­меняются даже на легких автомобилях.

Во впускном тракте двигателей с искровым зажиганием всегда имеется некоторое разрежение, которое можно использовать для создания дополнительных усилий в тормозном приводе. Дизельные двигатели для обеспечения работы вакуумного усилителя снабжают небольшими вакуумными насосами.

Если усилитель, использующий для своей работы указанное разрежение, расположен между органом управления (педалью) и ГТЦ, его называют вакуумным. Включаемый непосредственно в гидравлическую часть привода усилитель, работающий по тому же принципу, называют гидровакуумным.

На рис. 17 показана конструкция и принципиальная схема гидровакуумного усилителя. Корпус 1 усилителя разделен на две полости А и Б мембраной 2, которая через тарелку 3 может, сжимая возвратную пружину 5, воздействовать на шток 4. Шток 4, направ­ляемый деталями 20 и 21, упирается в поршень 16 усилителя, снабженный уплотнением 14. Внутри поршня расположен шари­ковый клапан 15. Помимо клапана в поршне 16 имеется распо­ложенная вдоль диаметра прорезь, в которую свободно вставлена фасонная пластина 17, имеющая с одного торца две ножки, а с другого - носик. Пластина удерживается в прорези поршня благодаря штифту 22, проходящему через расположенное в пластине отверстие. Диаметр этого отверстия больше диаметра штифта, что позволяет пластине смещаться относительно поршня в осевом направлении.

При крайнем левом положении поршня 16 ножки фасонной плас­тины упираются в шайбу 18, а носик держит открытым клапан 15.

В левом конце цилиндра 19 усилителя имеются два отверстия, нижнее из которых соединено с полостью главного тормозного цилиндра. Через верхнее отверстие давление тормозной жидкости передается плунжеру 23, который приводит в действие систему, состоящую из двух клапанов 6 и 7, установленных в шайбах 8 , и реактивной мембраны 12, поджатой пружиной 11. Показанная на рис. 17-б полость Д через одеваемый на патрубок 9 воздушный фильтр соединена с атмосферой, полость Т при помощи трубо­провода 10 соединяется с полостью А усилителя. Полость В связана с полостью Б, которая через обратный клапан 24 соединена с впускным трубопроводом двигателя.

В расторможенном состоянии при отсутствии давления в ГГЦ вакуумный клапан 6 открыт, а атмосферный 7 закрыт. В полостях А, Б, В и Г устанавливается разрежение, равное вследствие наличия обратного клапана 24 максимальному разрежению во впускном тру­бопроводе, которое бывает на холостом ходу двигателя.

Рис. 17. Гидровакуумный усилитель тормозного привода (а) и его конструктивная схема (б).

При торможении давление жидкости из ГТЦ воздействует на плунжер 23, который закрывает клапан 6 и открывает клапан 7. В результате давление в полости А начинает увеличиваться, на штоке 4 появляется сила, поршень 16 начинает смещаться вправо. Фасонная пластина отстает от движения поршня, и клапан 15 за­крывается, после чего давление жидкости в тормозной магистрали начинает превышать давление жидкости в ГТЦ. Наличие реактивной мембраны 12 позволяет обеспечить пропорциональность усилия на штоке 4 величине давления в ГТЦ, так как закрытие атмосферного клапана происходит при давлении воздуха в полости А, пропор­циональном давлению, действующему на плунжер 23.

Выключение усилителя происходит путем откачки воздуха из полостей А и Г через клапан 6, открывающийся при падении давления в ГТЦ. Клапан 15 облегчает торможение автомобиля при неработающем усилителе.

На рис. 18-в показана характеристика тормозного привода, снабженного таким усилителем. Линия ОАГ соответствует нерабо­тающему усилителю. В работающем усилителе при давлении в ГТЦ, равном P1, открывается атмосферный клапан. При давлении равном Р2 в полости А устанавливается атмосферное давление. Вид ха­рактеристики обусловлен, с одной стороны, невысокими возмож­ностями усилителя (малой величиной максимального перепада давлений в полостях А и Б, равного примерно 0,05 МПа), а с другой — тем, что более логичная на первый взгляд характеристика ОАБ не обеспечивает достаточной эффективности усилителя при служебных торможениях.

в

Рис. 18. Вакуумный усилитель (а), его конструктивная схема (б) и характеристика (в).

Описанный усилитель соединяется с ГТЦ и двигателем только при помощи трубопроводов, поэтому он может располагаться в любом месте шасси автомобиля.

На рис. 18 показана конструкция и принципиальная схема вакуумного усилителя, который связан непосредственно с ГТЦ. В корпусе усилителя размещаются мембрана и поршень, обеспечи­вающий ее деформацию за счет удлинения цилиндрической направляющей. В трубчатой части поршня располагается плоский клапан 4, взаимодействующий с двумя седлами, наружным - вакуумным 2 и внутренним - атмосферным 3. Вакуумное седло принадлежит телу поршня и позволяет разобщить полости А усилителя. Атмосферное седло 3 принадлежит плунжеру 7, связанному со штоком 5 тормозной педали. Для облегчения понимания работы усилителя на рис. 18-б условно показано, что поршень взаимодействует со штоком главного тормозного цилиндра 1 через пружину 10, а плунжер 7 через пружину 11, а не через единую резиновую шайбу 8, как на самом деле. Полость А через патрубок 9 соединена с впускным трубопроводом двигателя.

В расторможенном состоянии при отпущенной педали седло атмосферного клапана 3 прижато к клапану 4, а между вакуумным седлом 2 и клапаном имеется щель, соединяющая полость Б через каналы Г и В с полостью А, в результате чего в обеих полостях устанавливается одинаковое разрежение.

При нажатии на тормозную педаль плунжер 7 выбирает зазор «а» (рис. 18-б), после чего продолжает движение влево вместе с порш­нем и, толкая перед собой через пружину 11 шток 7, вызывает срабатывание ГТЦ. Одновременно происходит закрытие вакуумного клапана 2 и открытие атмосферного клапана 3. Воздух из атмосферы через фильтр 6 и канал Г поступает в полость Б. Перепад давлений между полостями Б и А создает силу, которая через пружину 10 передается на шток ГТЦ, суммируясь с силой, прикладываемой к этому штоку водителем через педаль, шток 5 и плунжер 7.

Давление воздуха в полости Б, определяющее силу, создаваемую усилителем, устанавливается в момент закрытия атмосферного кла­пана 3. Этот момент определяется соотношением координат рас­положения седел клапанов 2 и 3. Координата седла клапана 2 определяется величиной сжатия пружины 10, то есть давлением воздуха в полости Б. Координата седла 3 определяется сжатием пружины 11, то есть величиной силы, создаваемой водителем. Так как жесткости пружин постоянны, то между силой, прикладываемой к штоку 1 водителем, и усилием, прикладываемым к этому што­ку со стороны поршня, существует линейная зависимость. На рис. 18-в она характеризуется участком между давлениями P1 и Р2.

В реальной конструкции с целью уменьшения размеров и уп­рощения узла пружины 10 и 11 заменены одним резиновым диском 8.

Недостатком описанной конструкции усилителя является то, что он, будучи конструктивно связан с педалью, может располагаться только в моторном отсеке, который в современных автомобилях весьма тесен. Поэтому на легковых автомобилях большого и высшего классов обычно применяют исполнительный механизм усилителя, состоящий из двух мембран, что позволяет уменьшить диаметр усилителя.