Принцип работы и устройство тормозного суппорта в автомобиле

Вакуумный усилитель тормозов

Чем большей становилась масса автомобиля, тем большее усилие требовалось приложить к педали тормоза, чтобы достаточно эффективно снизить скорость или остановить автомобиль. Было бы непростительной ошибкой не использовать те физические процессы, которые происходят во время работы двигателя. Ошибки не совершили — установили вакуумный усилитель. Почему вакуумный? Он использует разрежение, создаваемое во впускном коллекторе двигателя. Устройство такого усилителя несложное (рисунок 7.7): есть корпус, разделенный диафрагмой на две камеры – вакуумную и атмосферную. На штоке педали тормоза, внутри усилителя, установлен следящий клапан (Для простоты восприятия на рисунке 7.7 следящий клапан не показан), открывающий или перекрывающий доступ атмосферного давления в атмосферную камеру. Кроме того, установлена возвратная пружина диафрагмы усилителя. После усилителя последовательно установлен главный тормозной цилиндр.

Рисунок 7.7 Вакуумный усилитель тормозов в сборе с педалью и главным тормозным цилиндром.

Примечание
В силу различных конструктивных особенностей двигателей разрежение может подводиться не только от впускного коллектора, но и от специального вакуумного насоса. Например, для всех дизельных двигателей используется вакуумный насос, поскольку у них разрежение во впускном коллекторе небольшое.

Как это работает? Довольно просто: в исходном положении (когда тормозить никто не собирается) давление в обеих камерах одинаковое и равно давлению, создаваемому во впускном коллекторе. Как только возникнет необходимость затормозить, необходимо будет нажать на педаль тормоза — перемещение педали передастся через толкатель к следящему клапану. Клапан перекроет канал, который соединяет атмосферную камеру с вакуумной. Дальнейшее перемещение соединит атмосферную камеру с атмосферой. Возникнет перепад давления, который начнет воздействовать на диафрагму и перемещать ее, преодолевая усилие возвратной пружины, а диафрагма, в свою очередь, будет перемещать шток поршня главного тормозного цилиндра.

Примечание
Такая конструкция вакуумного усилителя обеспечивает значительное дополнение усилия (усилие может достигать пятикратного увеличения) на штоке поршня главного тормозного цилиндра, которое пропорционально усилию на педали тормоза. Если проще — чем сильнее вы будете давить на педаль, тем сильнее и эффективнее будет работать вакуумный усилитель.

Как только водитель отпустит педаль тормоза, атмосферный клапан перекроется, давление в обеих камерах усилителя выровняется, а диафрагма вернется в исходное положение под действием возвратной пружины.

Проверки вакуумного усилителя

Важно знать, что, садясь за рабочее место водителя, следует всегда проверять техническое состояние вакуумного усилителя. Как это сделать? Элементарно…

Для проверки работы вакуумного усилителя тормозов необходимо выполнить следующие процедуры:

Для проверки работы вакуумного усилителя тормозов необходимо выполнить следующие процедуры:

1. Запустить двигатель на 1-2 минуты, а потом заглушить его. Если при первом нажатии на педаль тормоза педаль нажата полностью, но при последующих нажатиях ход педали становится больше с каждым нажатием, значит усилитель работает правильно. Если высота хода педали остается неизменной, значит усилитель работает нормально.

Рисунок 7.8 Иллюстрация к п. 1.

2. При неработающем двигателе нажать на педаль тормоза несколько раз. Потом нажать на педаль тормоза и запустить двигатель. Если педаль движется вниз незначительно, это является нормальной работой усилителя. Если движение педали не изменяется, усилитель неисправен.

Рисунок 7.9 Иллюстрация к п. 2.

3. При работающем двигателе, нажать на педаль тормоза и потом остановить двигатель. Удерживать педаль нажатой около 30 секунд. Если высота педали не изменяется, усилитель работает нормально, если педаль поднимается — усилитель неисправен.

Рисунок 7.10 Иллюстрация к п. 3.

Выполнить три теста, описанных выше. Если хотя бы один тест из трех не соответствует нормальной работе, проверить обратный клапан, вакуумный шланг и усилитель на наличие повреждений.

Немного о повышении работоспособности суппорта

Чтобы тормозная система служила долго и бесперебойно, следует придерживаться некоторых простых правил обслуживания такой системы, от которой напрямую зависит ее работоспособность.

Прежде всего:

— периодически (раз в месяц) проводить визуальный осмотр тормозной системы на предмет обнаружения возможного протекания жидкости ДОТ-4, а также обращать внимание на соединительные элементы (шланги) рабочего поршня цилиндра и элементов суппорта;

— не реже, чем через каждые два года проводить полную замену тормозной жидкости. Нужно понимать, что эта жидкость обладает способностью впитывать имеющуюся в атмосфере влагу, теряя, тем самым, свои изначальные свойства. Вода в тормозной жидкости способствует образованию коррозии, а также снижением уровня сцепления;

— следить за уровнем износа колодок. Практически все системы современных автомобилей обладают датчиками, извещающими владельца транспортного средства о состоянии колодок. В процессе замены целесообразно следить за степенью износа каждой колодки. Если она неравномерная – это сигнал для регулировки определенной части суппорта.

Нужно понимать, что игнорирование этих простых правил может стать причиной потери управляемости транспортного средства когда вы того меньше всего хотите, а еще хуже станет причиной аварии.

Также следует помнить, если вы увеличиваете мощность своего «железного коня» в процессе модернизации, следует заменить тормозную систему на более мощную и современную. Это делается путем увеличения количества тормозных цилиндров, смены системы торможения, установки более мощных дисков.

Поделитесь информацией с друзьями:

Неисправности, признаки и ресурс суппортов

Признаков, которые могли бы указать на проблемы конкретно с суппортом, достаточно много. В тоже время они могут свидетельствовать и о других проблемах, связанных не только с тормозной системой. Можно выделить несколько групп признаков:

• Машину тянет в сторону.

• Мягкая педаль.

• «Прихватывание» тормозов.

• Необходимость повышать усилие для полной остановки.

• Блокировка тормозов при чрезмерном нажатии на педаль.

Исходя из перечисленных выше признаков, можно подготовить относительно небольшой список проблем:

• Подклинивание направляющих. Встречается на плавающих суппортах, когда направляющие забиваются грязью, ржавеют, появляется коррозия, гнутся. Можно предпринять попытку зачистить направляющие щеткой по металлу, напильником или купить новую деталь. Имейте виду, что если на направляющих отчетливо видна выработка (ямки от коррозии), то скорей всего проблема останется.

Закисшие направляющие суппорта

Кстати, не забывайте, что направляющим требуется специальная смазка, нельзя допускать работу «на сухую».

• Клинит поршень. Проблема встречается, если на внутренних стенках цилиндра, поверхности поршня, имеется выработка, задиры, царапины. Можно конечно отполировать выработку или царапины, только смысла в этом практически нет.

Поршни суппорта

• Коррозия на поршне. Поможет полировка, если, конечно, ржавчина не проникла слишком глубоко. Зачастую, случается из-за поврежденного пыльника поршня, длительного простоя, когда попадает влага, грязь.

Коррозия на поршне суппорта

• Порванные уплотнители, пыльники продаются повсеместно, главное подобрать ремкомлект, конкретно под вашу модель автомобиля.

Пыльники направляющих

• Выход из строя, так называемых монтажных пластин, которые удерживают колодки в посадочном месте. Лучше менять при каждой замене колодок.

Прижимная или противоскрипная пластина на суппорт

• Неравномерный износ колодок. Причина скрывается в тех же направляющих, поршнях и т.д.

• Подклинивание колодок.

• Еще одна неисправность достаточно редкая, но все же встречается — это утечка тормозной жидкости. Через штуцер или поврежденный шланг.

• Утечка жидкости через резиновые манжеты на поршне, если они изношены и повреждены. Выход покупка ремкомплекта.

Пыльник поршня

Одними из самых слабых мест суппортов можно назвать:

• Уплотнители поршней.

• Пыльники.

• Крепление колодок.

• Направляющие.

Что касается ресурса, то в зависимости от модификации и модели суппорта, срок эксплуатации может значительно варьироваться. В среднем, при должном уходе, а это значит своевременной замене уплотнителей, пыльников, использовании хорошей смазки для направляющих, срок службы можно продлить до 150 – 200 000 км.

Виды тормозных суппортов

Тормозная система автомобиля, устройство, принцип работы

Существует 4 основных признака, по которым данные устройства классифицируются:

• местоположение (суппорт тормозной передний и суппорт тормозной задний);
• наличие или отсутствие механизма ручника;
• конструкция устройства (фиксированный механизм либо механизм с плавающей скобой);
• число поршней: 1, 2, 4, 6 или 8 (шести- и восьмипоршневые устройства обычно ставят на дорогие спорткары).

Последние два признака стоит разобрать подробнее, чтобы выявить по ним особенности механизмов.

Принцип работы суппорта напрямую связан с его конструктивными особенностями. Так, в фиксированном устройстве поршни размещены с двух сторон тормозного диска, они воздействуют на все колодки одновременно. Фиксированный механизм, как понятно из названия, является неподвижным узлом, в котором вся работа выполняется поршнями.

Схема суппорта с плавающей скобой принципиально иная. Элементы узла данного типа подвижны, а поршни имеются только с внутренней стороны диска. При нажатии на педаль тормоза происходит прижимание колодки поршнем к внутренней поверхности диска и одновременный сдвиг механизма к скобе, которая в свою очередь прижимает колодку с внешней стороны. Для согласованной работы обеих колодок необходимо держать направляющие в отличном состоянии.

1. Фиксированный механизм.

Данный тип отличается от устройств с плавающей скобой как минимум вдвое большим количеством поршней, которые расположены по обе стороны тормозного диска. Поэтому для торможения необходимо наличие хотя бы двух поршней.

Для большей надежности суппорты фиксированного типа оснащаются не менее чем четырьмя поршнями. В этом случае при выходе из строя одного из поршней оставшаяся пара выполнит свою функцию — надавит на колодки и затормозит колесо.

Фиксированные механизмы стоят дороже устройств с подвижной скобой — в этом заключается единственный минус данного типа суппортов. Из достоинств стоит отметить следующие:

• За счет жесткого крепления устройства к ступице или поворотному кулаку отсутствуют колебания и стуки крепления суппорта, а значит, он дольше служит и не подвергается разрушению. К тому же такой механизм меньше подвержен коррозии.
• Колодки крепятся более надежно по сравнению с вариантом с подвижной скобой.

Фиксированные механизмы с большим количеством поршней обладают большей эффективностью торможения

Это особенно важно для современных и спортивных автомобилей со значительными максимальными скоростями либо увеличенной массой. Спорткары помимо этого зачастую комплектуются тормозными дисками больших диаметров. Необходимость в такой комплектации объясняется несколькими причинами

Необходимость в такой комплектации объясняется несколькими причинами.

Во-первых, с ростом скоростей и масс увеличивается и теплоотдача. Колодки и диски в процессе трения нагреваются, что в целом негативно сказывается на тормозной системе. Повышенная температура элементов тормозов — одно из главных препятствий, мешающих нормальной работе системы.

Большая рабочая площадь колодок, а следовательно большое количество поршней и увеличенные размеры суппорта, способствует лучшей теплоотдаче по сравнению с меньшими по площади колодками, изготовленными из такого же материала. По той же причине и роторы делают увеличенными.

Во-вторых, тормозной суппорт с четырьмя поршнями (двумя парами расположенных друг напротив друга поршней) можно настроить таким образом, что передняя пара будет срабатывать немного раньше задней. Это обеспечит лучший контроль за дорожной ситуацией и улучшит модуляцию, что особенно показательно, например, на мокром асфальте. Также подобная настройка важна в спортивных гонках или в каких-то экстремальных условиях (например, торможение или резкий поворот на гравийном покрытии). Постепенное увеличение усилия при торможении даст большую стабилизацию, хотя многое зависит от конкретных параметров настройки.

Наконец, третья причина достаточно банальна: чем больше поршней, тем больше суммарного усилия они оказывают. Известно, что крупная тормозная колодка имеет больше фрикционного материала, который необходимо прижимать всей площадью, чтобы обеспечить эффективное торможение. Много поршней могут затормозить автомобиль быстрее при достаточном сцеплении шин с дорогой в момент торможения.

Плюсы и минусы дисковых тормозов в сравнении с барабанными

Перед сравнением следует узнать конструкцию барабанных тормозов. Устройство механизма несложное. В отличие от дискового, на ступицу колеса устанавливают неподвижную часть устройства – барабан. Внутри него размещены две полукруглые колодки с накладками из фрикционного материала и тормозной цилиндр.

Поршни цилиндра воздействуют на колодки, раздвигают их и прижимают к стенкам барабана, который замедляет ход колес. Растормаживание происходит за счет работы возвратных пружин.

Конструкция барабанного тормоза достаточно проста, но дисковой тормоз в сравнении с ним обладает рядом преимуществ:

1. Легкость и компактность. Барабанные тормоза обладают большими габаритами и весом.
2. Выдерживают более высокие нагрузки, связанные с перегревом, не теряют своих качеств. Отвод тепла организован лучше.
3. Простота диагностики неполадок, обслуживания и ремонта.
4. Повышенная износостойкость. В барабанных тормозах наблюдается нестабильность коэффициента трения и неравномерность износа колодок.

Присутствуют и существенные недостатки:

1. Защита от грязи хуже. Поскольку барабанные тормоза расположены внутри закрытого барабана, а дисковой имеет непосредственное соприкосновение с окружающей средой, то последний подвержен воздействию влаги и грязи в большей степени.
2. Колодки имеют меньший ресурс работы. Конструктивно колодки барабанного тормоза больше, а значит и больше рабочая площадь детали.
3. Колодки дискового механизма подвержены коррозии.
4. Сложное устройство стояночного тормоза. Особенностью барабанных тормозов и главной причиной их применения является простота конструкции стояночных механизмов. Поэтому в настоящее время на многие легковые авто устанавливают дисковые тормоз на переднюю колесную пару, барабанные – на заднюю.

Типичные значения удельной площади охвата тормозов на тонну массы автомобиля

Площадь охвата – это размер поверхностного соприкосновения двух колодок с диском.

Чем показатель выше, тем надежнее тормозная система.

Устройство суппорта переднего тормоза и заднего

Конструкция и устройство суппорта переднего тормоза представляет собой открытый агрегат, позволяющий его эффективно охлаждать во время движения. В его состав входит диск, закрепляемый на ступице колеса, и сам суппорт. В гнездах размещаются цилиндры, установленные в определенном положении при помощи специальных фиксаторов. Внутри цилиндров установлены поршни, уплотненные резиновыми кольцами.

Для того чтобы защитить внутреннюю полость от пыли и грязи, устанавливается пыльник направляющей тормозного суппорта. Во внешнем цилиндре располагается специальный клапан, с помощью которого удаляется лишний воздух. Давление жидкости дает возможность поршням, выдвигающимся из цилиндров, прижимать к диску колодки. При процессе обратного растормаживания поршни возвращаются в свое первоначальное положение с помощью упругих колец.

Устройство заднего тормозного суппорта имеет более сложную конструкцию из-за наличия дополнительного механизма ручника. Таким образом, тормозная система задних колес может работать от двух приводов – обычного гидравлического и механического, обеспечивающего дополнительную работу стояночного тормоза.

Ремонт заднего тормозного суппорта

Любой ремонт заднего суппорта начинается со снятия пыльника. Для этого необходима плоская отвертка. Сняв пыльник, осмотрите поверхность поршня, если на нем видны следы ржавчины, суппорт желательно заменить целиком. Потому что попавшая между стенками цилиндра и поршнем ржавчина часто приводит к повреждению зеркала стенок.

Чтобы заменить манжету, необходимо извлечь поршень. Для этого существуют три приема, имеющих свои плюсы и минусы.

1. Извлечение поршня на автомобиле. Если точно известно, что придется вытаскивать поршень чтобы заменить резиновые уплотнители, то это можно сделать еще на автомобиле. Сняв суппорт со скобы, попросите помощника плавно нажать на педаль тормоза. Давление в тормозной системе возрастет и выдавит поршень. Как только он выйдет, необходимо подать помощнику сигнал, чтобы он отпустил тормоз. Плюс этого метода – легкое извлечение поршня. Минусы – работать приходится в неудобных условиях и теряется большое количество тормозной жидкости.
2. Чтобы извлечь поршень из цилиндра можно воспользоваться разводным ключом. Обхватите верх поршня и, поворачивая его из стороны в сторону, вытаскивайте. Этот метод чаще всего применяют в тех случаях, когда поршень необходимо заменить. Ведь неловкое движение ключом приведет к образованию царапин на поверхности поршня. Плюс такого метода в том, что поршень можно доставать в комфортных условиях, зажав суппорт в тиски.
3. Также можно извлечь поршень с помощью сжатого воздуха. Для этого необходим переходник с подходящей резьбой. Подключив переходник к компрессору и суппорту, подавайте воздух до тех пор, пока поршень полностью не выйдет. Минусы этого поршня – необходимы компрессор и специальный переходник, выход поршня больше похож на выстрел, поэтому существует вероятность его повреждения.

После того, как поршень извлечен, необходимо внимательно осмотреть стенки цилиндра. Если зеркало стенок имеет царапины или задиры, суппорт подлежит замене. Если поврежден только поршень, то его можно приобрести как в составе ремкомплектов, так и отдельно.

Ремонт заключается в замене резиновых уплотнителей (манжет) и, при необходимости, поршня. Вытащив с помощью отвертки старую манжету, тщательно промойте цилиндр суппорта с помощью спирта. Не забудьте во время промывки вытащить заглушку из впускного отверстия. После промывки обязательно просушите его. После каждой разборки необходимо устанавливать новую манжету. Для этого смажьте стенки цилиндра, включая посадочное место манжеты, тормозной жидкостью. Смажьте наружную поверхность поршня тормозной жидкостью, ровно вставьте в суппорт и вдавите рукой. Если поставили правильно, то он войдет достаточно туго. Если поставили криво, то вдавить поршень не получится.

Немного истории

Первым, кто создал такую модель тормозов (дисковый тип), стал Фредерик Ланчестер (Великобритания). Именно в его конструкции использовался суппорт, прижимающий колодки. Тем не менее, тогда технологии не позволяли создавать надежные дисковые тормозные системы.

Возродились дисковые тормоза в авиации, а в 50-х годах их начали ставить и на автомобили – сначала на спортивные модели, а потом и на серийные. Первой машиной с серийными передними дисковыми тормозами стала модель Chrysler Crown Imperial (в 1949 году).

Важность этого компонента сложно переоценить, ведь тормозные диск и колодки являются пассивными компонентами, тогда как суппорт выполняет активную роль. За счет него и происходит прижимание колодок

Следовательно, именно суппорт тормозной является важнейшим компонентом.

Виды тормозных суппортов

Существует 4 основных признака, по которым данные устройства классифицируются:

• местоположение (суппорт тормозной передний и суппорт тормозной задний);
• наличие или отсутствие механизма ручника;
• конструкция устройства (фиксированный механизм либо механизм с плавающей скобой);
• число поршней: 1, 2, 4, 6 или 8 (шести- и восьмипоршневые устройства обычно ставят на дорогие спорткары).

Последние два признака стоит разобрать подробнее, чтобы выявить по ним особенности механизмов.

Принцип работы суппорта напрямую связан с его конструктивными особенностями. Так, в фиксированном устройстве поршни размещены с двух сторон тормозного диска, они воздействуют на все колодки одновременно. Фиксированный механизм, как понятно из названия, является неподвижным узлом, в котором вся работа выполняется поршнями.

Схема суппорта с плавающей скобой принципиально иная. Элементы узла данного типа подвижны, а поршни имеются только с внутренней стороны диска. При нажатии на педаль тормоза происходит прижимание колодки поршнем к внутренней поверхности диска и одновременный сдвиг механизма к скобе, которая в свою очередь прижимает колодку с внешней стороны. Для согласованной работы обеих колодок необходимо держать направляющие в отличном состоянии.

1. Фиксированный механизм. 

Данный тип отличается от устройств с плавающей скобой как минимум вдвое большим количеством поршней, которые расположены по обе стороны тормозного диска. Поэтому для торможения необходимо наличие хотя бы двух поршней.

Для большей надежности суппорты фиксированного типа оснащаются не менее чем четырьмя поршнями. В этом случае при выходе из строя одного из поршней оставшаяся пара выполнит свою функцию — надавит на колодки и затормозит колесо.

Фиксированные механизмы стоят дороже устройств с подвижной скобой — в этом заключается единственный минус данного типа суппортов. Из достоинств стоит отметить следующие:

• За счет жесткого крепления устройства к ступице или поворотному кулаку отсутствуют колебания и стуки крепления суппорта, а значит, он дольше служит и не подвергается разрушению. К тому же такой механизм меньше подвержен коррозии.
• Колодки крепятся более надежно по сравнению с вариантом с подвижной скобой.

Фиксированные механизмы с большим количеством поршней обладают большей эффективностью торможения

Это особенно важно для современных и спортивных автомобилей со значительными максимальными скоростями либо увеличенной массой. Спорткары помимо этого зачастую комплектуются тормозными дисками больших диаметров. Необходимость в такой комплектации объясняется несколькими причинами

Необходимость в такой комплектации объясняется несколькими причинами.

Во-первых, с ростом скоростей и масс увеличивается и теплоотдача. Колодки и диски в процессе трения нагреваются, что в целом негативно сказывается на тормозной системе. Повышенная температура элементов тормозов — одно из главных препятствий, мешающих нормальной работе системы.

Большая рабочая площадь колодок, а следовательно большое количество поршней и увеличенные размеры суппорта, способствует лучшей теплоотдаче по сравнению с меньшими по площади колодками, изготовленными из такого же материала. По той же причине и роторы делают увеличенными.

Во-вторых, тормозной суппорт с четырьмя поршнями (двумя парами расположенных друг напротив друга поршней) можно настроить таким образом, что передняя пара будет срабатывать немного раньше задней. Это обеспечит лучший контроль за дорожной ситуацией и улучшит модуляцию, что особенно показательно, например, на мокром асфальте. Также подобная настройка важна в спортивных гонках или в каких-то экстремальных условиях (например, торможение или резкий поворот на гравийном покрытии). Постепенное увеличение усилия при торможении даст большую стабилизацию, хотя многое зависит от конкретных параметров настройки.

Наконец, третья причина достаточно банальна: чем больше поршней, тем больше суммарного усилия они оказывают. Известно, что крупная тормозная колодка имеет больше фрикционного материала, который необходимо прижимать всей площадью, чтобы обеспечить эффективное торможение. Много поршней могут затормозить автомобиль быстрее при достаточном сцеплении шин с дорогой в момент торможения.