Устройство тормозной системы легкового автомобиля

История

В 1904 году Фредерик Джордж Хит (Heath Hydraulic Brake Co., Ltd.), Реддитч, Англия, разработал и установил гидравлическую (вода / глицерин) тормозную систему для цикла с использованием рычага руля и поршня. Он получил патент GB190403651A на «Улучшения в тормозах с гидравлическим приводом для циклов и двигателей», а также впоследствии на улучшенные гибкие резиновые гидравлические трубы.

В 1908 году Эрнест Уолтер Вес из Бристоля, Англия, разработал и установил на автомобиль четырехколесную гидравлическую (масляную) тормозную систему. Он запатентовал его в Великобритании (GB190800241A) в декабре 1908 года, позже в Европе и США, а затем выставил его на Лондонском автосалоне 1909 года. Его брат, Уильям Герберт Вес улучшил патент (GB190921122A), и оба были переданы компании Weight Patent Automobile Brake Ltd. на 23 Бридж-стрит, Бристоль, когда она была основана в 1909/10. Компания, у которой был завод на Лаквелл-Лейн, Бристоль, установила четырехколесную гидравлическую тормозную систему на шасси Metallurgique с кузовом Hill and Boll, которое было выставлено на Лондонском автосалоне в ноябре 1910 года. Хотя тормозная система была установлена ​​на большем количестве автомобилей, и компания активно рекламировала ее, она исчезла, не добившись заслуженного успеха.

Компания Knox Motors Co. использовала гидравлические тормоза в 1915 году в тягаче .

Малькольм Лугхед (который позже изменил написание своего имени на Локхид ) изобрел гидравлические тормоза, которые он запатентовал в 1917 году. «Локхид» — это общий термин для обозначения тормозной жидкости во Франции.

Фред Дюзенберг использовал гидравлические тормоза Lockheed Corporation на своих гоночных автомобилях 1914 года, а его автомобильная компания Duesenberg была первой, кто применил эту технологию на Duesenberg Model A в 1921 году.

Компания Knox Motors из Спрингфилда, Массачусетс, оснащала свои тракторы гидравлическими тормозами, начиная с 1915 года.

Технология получила распространение в автомобилестроении и, в конечном итоге, привела к внедрению гидравлической барабанной тормозной системы с автономным питанием (Эдвард Бишоп Боутон, Лондон, Англия, 28 июня 1927 г.), которая используется до сих пор.

Процесс прокачки тормозов Шимано

1. Набираем в первый шприц жидкость для прокачки тормозов. Отрезаем небольшой кусочек от капельницы и подключаем к шприцу. Заполняем трубку минеральным маслом и присоединяем к штуцеру на тормозном калипере. (Постарайтесь не допустить наличия пузырьков воздуха в шприце и трубке)

Шприц с минеральным маслом перед подключением к тормозному каллиперу. У меня там на кончике трубки воздух его я в последствии выдавил, заполнив маслом.

2. Далее используем второй шприц, который вставляется в ручку. Удаляем из него поршень. Необходимо взять наконечник с иголкой и удалить (обрезать) иголку (я это сделал пассатижами). Этот наконечник нужно надеть на шприц и вкрутить вместо пробки, пластмасса от иголки должна плотно вкрутиться в отверстие по резьбе и не давать течи. Далее нам нужно залить немного масла в этот шприц.

Начинаю вкручивать шприц в тормозную ручку. Шприц должен хорошо накрутиться по резьбе и сидеть плотно.Вот, что вышло после вкручивания шприца.

3. Теперь нам нужно открутить входной ниппель на тормозной машинке, чтобы пошла жидкость из первого шприца в гидравлическую систему. Давим на поршень и прогоняем жидкость через гидролинию в шприц вверху.

На фото видно границу шимановского масла (красное) и моего масла Febi (зеленое). Значит, во всей гидролинии новая минералка.

В это время рекомендую простучать пальцами или каким-нибудь предметом вдоль всей гидролинии. Таким образом, мы точно избавимся от оставшихся пузырьков воздуха.

Я рекомендую закрепить шприц стяжкой в таком положении, как на фото, чтобы воздух, который есть в системе, выходил к верху и не попал обратно в гидролинию при нажатии на поршень.

Давим до тех пор, пока в первом шприце останется немного масла — это значит, вы точно выдавили весь воздух из системы.

Так как я набрал полный шприц минерального масла, у меня осталось еще 1/3.

Закручиваем входной ниппель, к которому подключали капельницу, и убираем шприц на место.

4. В этом этапе нам нужно убедиться, что не осталось пузырьков в системе. Начинаем активно давить на ручку и смотреть, выходит ли воздух из нашего шприца, установленного в тормозной ручке. Также рекомендую взять шестигранник и поменять положение ручки (поставить ее чуть выше и поработать тормозом, потом чуть ниже и поработать тормозом). Убедившись, что пузырьки больше не выходят, можно переходить к этапу 5.

5. Теперь вставляем поршень во второй шприц и аккуратно выкручиваем его из ручки (это нужно для того, чтобы не разлить все на велосипед и пол). Далее в быстром темпе закручиваем пробку и ставим тормозную ручку в удобное положение.

Поздравляю! Ваши тормоза прокачены! Остается теперь их испытать в боевых условиях! Удачи!

Видео с процессом прокачки тормозов шимано с помощью специального инструмента:

(Visited 11 790 times, 1 visits today)

Прокачка гидравлической системы

Причины «продувания» тормозов:

• большой ход ручки тормоза при нажиме;
• проваливание тормозного рычага;
• плавное движение ручки, после срабатывания тормоза.

Подготовительные работы:

• позаботиться о защите дисков и колодок от попадания масла;
• ослабить хомут тормозного рычага.

Использовать однотипную жидкость, которая залита в данную тормозную систему. Другой раствор увеличивает риск несрабатывания тормозов.

Последовательность действий:

1. Набрать в шприц жидкость.
2. Выгнать имеющиеся пузырьки воздуха.
3. Ввести раствор.
4. Во избежание выскакивания клапана из корпуса — воспользоваться специальной уплотняющей подкладкой.
5. Открутить входной ниппель и выполнить подачу жидкости, не допуская подтекания.
6. Простучать трубки, чтобы «выгнать» лишний воздух из корпуса основного цилиндра.
7. Закрыть входной ниппель и снять трубочку.
8. Закрутить пробку.
9. Поставить тормозную ручку в удобное положение.
10. Очистить рулевую систему от остатков масла специальным раствором или технической салфеткой без ворса.

Безопасность езды на велосипеде напрямую зависит от качества тормозов. Выбирая велосипеды с гидравлическими тормозами, пользователь не только наслаждается легким и быстрым торможением во время езды. Он так же заботиться о себе и окружающих, находящихся по-близости.

При правильной настройке и своевременной профилактике, гидравлические велосипедные тормоза считаются самыми надёжными, приятными в использовании и дорогостоящими.

Дисковый тормозной механизм

Рис. 1 Схема работы дискового тормозного механизма с неподвижным суппортом.

1 — наружный рабочий цилиндр (левого) тормоза; 2 — поршень; 3 — соединительная трубка; 4 — тормозной диск переднего (левого) колеса; 5 — тормозные колодки с фрикционными накладками; 6 — поршень; 7 — внутренний рабочий цилиндр переднего (левого) тормоза.

Дисковый тормозной механизм (рис.1) состоит из:

— суппорта,

— одного, двух или четырех тормозных цилиндров,

— двух тормозных колодок,

— тормозного диска.

Конструкция дискового тормозного механизма на рисунке 1 называется тормозным механизмом с неподвижным суппортом, который жестко закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля.

Механизм состоит из тормозного диска, колодок с накладками, неподвижной скобы и двух гидроцилиндров. Чугунный тормозной диск жестко закреплен на ступице и вращается вместе с колесом.

Колодки с накладками и гидроцилиндры размещены в неподвижной скобе суппорта. Причем колодки свободно установлены на двух направляющих пальцах и прижимаются к ним фигурными пружинами. Гидроцилиндры соединены между собой гидравлической трубкой. Через штуцер по гибкому трубопроводу (тормозной шланг) в гидроцилиндры подводится тормозная жид­кость. В гидроцилиндре установлен клапан прокачки (системы крана Маевского) предназначенный для удаления воздуха из цилиндра при заправке системы тормозной жидкостью или ее разгерметизацией при ремонте.

Автоматическая регулировка зазора между колодками и диском осуществляется с помощью резиновых уплотнительных колец. При нажатии водителем на педаль тормоза, избыточное давление тормозной жидкости из главного тормозного цилиндра, через рабочий контур (тормозной трубопроводы), подается в рабочие тормозные цилиндры, и тормозное усилие прикладывается к их поршням, а через них к тормозным колодкам, в результате тормозные колодки прижимаются к диску. При торможении уплотнительные кольца деформируются в направлении движения поршня.

После прекращения торможения поршни отводятся в исходное положение за счет падения давления тормозной жидкости, легкого биения тормозного диска и упругости резиновых колец, в свою очередь тормоз­ные колодки отходят от диска и между ними устанавливается требуемый зазор. По мере износа фрикционных накладок зазор между ними и диском регу­лируются автоматически, так как резиновые уплотнительные кольца отво­дят поршни от колодок на одно и то же расстояние, определяемое упругой деформацией резиновых колец.

Сила трения между накладками тормозных колодок и диском находится в зависимости от мускульной силы, с которой нога водителя давит на педаль тормоза тем самым, осуществляя торможение вращения колеса автомобиля.

Для достижения более высокого тормозного усилиямогут быть установлены четыре рабочих цилиндра.

В суппорте дискового тормозного механизма может применяться только один рабочий цилиндр, в этом случае используется так называемый подвижный или «плавающий» суппорт (рис.2).

Рис.2 Дисковый тормозной механизм с подвижным «плавающим» суппортом.Положение суппорта: а — с изношенными колодками; б — после установки новых колодок.

При торможении под действием давления жидкости поршень прижи­мает внутреннюю тормозную колодку к диску. Плавающая скоба перемещается по направляющим пальцам, и суппорт прижимает наружную тормозную колодку к диску. Так как давление жидкости одинаково, то обе тормозных ко­лодки прижимаются к диску с одинаковыми усилиями. После прекращения торможения упругое резиновое кольцо отводит поршень от внутренней тор­мозной колодки. Гидроцилиндр вместе с суппортом (плавающая скоба) пере­мещаются по направляющим пальцам и освобождают наружную колодку.

Автоматическое регулирование зазора в тормозе осуществляется с помощью резинового упругого кольца.

Сборка и регулировка тормозов с гидравлическим приводом автомобиля ГАЗ-51

Для сборки тормозного механизма автомобиля ГАЗ-51 необходимо выполнить следующие операции:

1. вставить в защитный тормозной диск два регулировочных эксцентрика, надеть на них с наружной стороны пружины и завернуть гайки;
2. собрать колесный тормозной цилиндр, установив в него пружину, две манжеты, два поршня, надеть уплотняющие чехлы и установить упорные штифты колодок;
3. привернуть колесный тормозной цилиндр в сборе к защитному диску;
4. установить колодки, закрепить их скобами и вставить опорные пальцы с эксцентриковыми втулками и стяжной пластиной; с обратной стороны на пальцы навернуть контргайки с пружинными шайбами;
5. надеть стяжную пружину 6 колодок;
6. прикрепить защитный тормозной диск 7 к фланцу поворотной цапфы (переднее колесо) или к фланцу кожуха полуоси (заднее колесо) и установить тормозной барабан;
7. завернуть в колесный цилиндр со стороны защитного диска клапан выпуска воздуха с пробкой и присоединить штуцер шланга гидравлического привода.

Для сборки главного тормозного цилиндра необходимо:

1. установить в цилиндр последовательно выпускной 13 и обратный 14 клапаны в сборе с пружиной 15 выпускного клапана, пружину 16 обратного клапана с опорной шайбой, переднюю резиновую манжету 18 и поршень 21 со звездообразной пластиной 19 и, резиновым уплотнительным кольцом 22 у опорную шайбу 23 поршня и стопорное пружинное кольцо 24;
2. вставить проволоку диаметром 5—6 мм в компенсационное отверстие 12 и убедиться, что оно свободно и не перекрывается передней манжетой;
3. установить прокладку 4 и привернуть крышку 10 резервуара;
4. укрепить на шайбе цилиндра защитный резиновый кожух 1 стяжным кольцом, вставить шток 2 и закрепить на нем второй конец защитного кожуха;
5. прикрепить цилиндр к раме, соединить шток цилиндра с тормозной педалью и привернуть штуцеры гидравлического привода;
6. заполнить систему тормозной жидкостью; для этого залить в резервуар цилиндра жидкость и прокачать последовательно все тормоза колес, как это было указано выше, с целью удаления воздуха из системы.

Гидравлический привод тормозов

 Гидравлические приводы тормозных механизмов появились несколько позже, чем механические приводы, примерно в 1910 – 1915 г.г. В массовом автомобилестроении гидравлический привод тормозов применяется с 1924 года благодаря разработкам инженеров американской автомобилестроительной (Chrysler Group LLC). В своей работе такие приводы используют гидростатические законы, передавая энергию жидкости под давлением. Принцип действия гидростатического привода основан на свойстве жидкости сохранять свой объем при внешнем давлении (ничтожно малая сжимаемость), а также способности передавать создаваемое в любой точке давление одинаково всем точкам замкнутого объема жидкости (закон Паскаля).

Гидравлический привод широко применяется в качестве привода рабочей тормозной системы легковых автомобилей, грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности, а также автобусов малой вместимости.

***

Достоинства и недостатки гидропривода тормозов

Гидравлический привод тормозных механизмов имеет ряд существенных преимуществ перед другими типами привода:

• одновременность торможения всех колес (в принципе) и требуемое распределение тормозных сил между отдельными колесами (дифференцирование тормозных усилий);
• высокий КПД – 0,9 и выше при нормальной температуре охлаждающей жидкости (для сравнения – КПД механического привода редко превышает 0,6);
• малое время срабатывания (0,05…0,2 сек). Благодаря этому свойству, обусловленному ничтожно малой сжимаемостью жидкости, гидравлический привод имеет неоспоримое преимущество перед пневматическим приводом, имеющим время срабатывания примерно в десять раз больше;
• относительно малые габариты и масса применяемых в гидроприводе приборов и устройств;
• простота конструкции и удобство компоновки (трубки гидропривода можно проложить как угодно и где угодно в кузове или других элементах конструкции автомобиля – на работоспособность привода это не повлияет).

Не лишены гидравлические приводы тормозов и некоторых существенных недостатков:

• невозможность получения большого передаточного числа привода. Как известно, передаточное число гидростатических систем можно установить соотношением площадей поперечного сечения поршней передающего и принимающего усилие гидроцилиндров (или заменяющих их элементов). Очевидно, что существенное увеличение передаточного числа привода для повышения тормозного усилия приводит к значительному увеличению хода управляющего органа (тормозной педали или рычага);
• выход из строя при местном повреждении какого-либо из элементов конструкции (трубки, штуцера и т. п.), т. е. относительно низкая надежность привода. Для устранения этого недостатка применяют многоконтурные приводы;
• невозможность продолжительного и опасность чрезмерно интенсивного торможения. Продолжительное торможение может вызвать перегрев, и даже закипание тормозной жидкости из-за нагрева элементов конструкции тормозных механизмов (колодок, барабанов и т. п.). Интенсивное торможение с чрезмерным усилием может привести к повреждению уплотнительных элементов, что, в свою очередь, приведет к разгерметизации привода и потере его работоспособности;
• высокая чувствительность к попаданию воздуха в привод, резко снижающая его работоспособность (и даже приводящая к полному отказу) при завоздушивании системы;
• зависимость КПД привода от температуры тормозной жидкости (при низких температурах эффективность работы гидравлического привода резко снижается из-за повышения вязкости жидкости);
• использование в качестве рабочего тела специальных жидкостей, способных нанести вред окружающей среде, животным и человеку при попадании на почву и во внешнюю среду.

***

Применение дисковых гидравлических тормозов

Специалисты вело-области считают, что дисковые тормозные системы с гидравлическим приводом являются одними из самых надежных для оснащения велосипедного транспорта. И поэтому именно их чаще других рекомендуют к установке на самые разные вело-модели. Например, для «покататься с ветерком», в походы или даже для участия в велогонках. Правда, в экстремальных условиях могут возникнуть проблемы, поэтому лучше иметь при себе, так называемый, ремонтный набор «для прокачки». Но особо надеяться на него тоже не нужно — в случае серьезной механической поломки, ликвидировать ее в полевых условиях самостоятельно не получится. Впрочем, велосипедистов можно успокоить — глобальные поломки гидравлических дисковых тормозов бывают очень редко. Гораздо чаще ломаются рамы, колеса или, например, багажники.

Но владельцам велосипедов с подобными тормозными системами надо иметь ввиду, что у такой дисковой гидравлики совсем крохотный зазор между роторной конструкцией и непосредственно колодками — какие-то буквально доли миллиметра. Особенность в том, что этот зазор никак не регулируется и поддерживается абсолютно в автоматическом режиме. И значит, при наличии больших загрязнений, колодки сами себя просто «съедают».

Но в отличие от механических дисковых тормозов, чьи стершиеся колодки делают их абсолютно нерабочими до момента подстройки, гидравлический тормоз будет функционировать. Но будет расти и износ колодок.

Устройство дисковых тормозов

• Ручка – управляющий механизм на руле, приводящий в действие исполнительный механизм.
• Ротор – тормозной диск.
• Адаптер – монтажная скоба для закрепления калипера на раме велосипеда.
• Калипер – суппорт, который является исполнительным механизмом. Он выполняет полезную работу, а именно, торможение колеса. Называют его калипером по аналогии с английским названием caliper – суппорт, штангенциркуль.
• Колодки – пластины, которые стопорят ротора благодаря абразивности своей поверхности.
• Тормозная линия – звено, передающее механическое воздействие от ручки до исполнительного механизма тормозов.

Способы обслуживания

Существуют два способа обслуживания гидравлических тормозов велосипеда:

Прямое прокачивание

При прямой прокачки гидросистемы масло вливается непосредственно в расширительный бачок и после зажатия рычага направляется вниз по гидросистеме.

В процессе работы необходимо постоянно прослеживать показатель уровня масла и подливать новую порцию жидкости чтобы не допустить опорожнения бака, при этом постукивая ключом или отверткой по бачку и гидролинии, чтоб выгнать воздух из системы.

Во время прохождения жидкости шланг перекрывается, после этого несколько раз опускается до предела рычаг и открывается вентиль. Под воздействием давления воздух проходит в трубу, удерживается тормозной рычаг и перекрывается вентиль.

В расширительный бачок подливается жидкость и так продолжается до появления масла однородной консистенции и без пузырьков воздуха.

В конце операции добавляется тормозная жидкость, и бак закрывается.

Обратная прокачка

1. Шприц с объемом 200 мл вводится через короткую трубку на вентиль калипера;
2. Перекрывается рычаг и всасывается воздух из суппорта и гидравлического шнура;
3. Перекрывается вентиль калипера, отсоединяется шланг с шприцом, выдавливаются воздушные пузыри;
4. Шприц вставляется на место и процедуры повторяется до полного очищения гидравлики от воздуха;
5. Следующий этап – полное заполнение гидравлической системы тормозной жидкостью.

Данным способом удобно закачивать жидкость в в тормоза, если не удается выдавить весь воздух из системы при прямой прокачке. И прокачка первым способом требует большего количества времени.

Также, таким способом выкачивается воздух из противоположной половины суппорта без собственного вентиля.

Подробное видеоруководство по обслуживанию гидравлических тормозов:

Гидравлические тормоза: хит, которому почти 100 лет

Тормоза с гидравлическим приводом (рабочим телом в данной системе является специальная жидкость, отсюда и название) без малейшей тени сомнения можно назвать классикой жанра.

Появились они на серийных моделях легковых авто в 20-х годах минувшего столетия и с тех пор плотно вошли в автопром, не оставив практически никаких шансов другим системам. Пионерами по внедрению гидротормозов стали американцы, задав на них моду на долгие десятилетия.

За почти сто лет существования, эта технология постоянно совершенствовалась, обрастая различными узлами и агрегатами, делающими её более надёжной и эффективной.

В дополнение ко всему, последние несколько десятков лет ознаменовались активным использованием электроники в автопроме, которая не обошла стороной и тормозные системы, благодаря чему они стали максимально безопасными. А ведь прогресс не остановить, то ли ещё будет…

Сравнительные характеристики

Барабанные тормоза проще и дешевле в производстве. Они обладают свойством, называемым – эффект механического самоусиления. То есть, при продолжительном давлении ногой на педаль многократно увеличивается тормозящее действие. Это происходит за счет того, что колодки нижними частями связаны друг с другом, и трение передней о барабан усиливает давление на него задней колодки.

Однако механизм дисковых тормозов меньше и легче. Температурная стойкость выше, они быстрее и лучше охлаждаются за счет предусмотренных отверстий-окон

И замена изношенных дисковых колодок производится намного проще, чем барабанных, что важно, если производить ремонт самостоятельно