Основные принципы работы тормозного механизма автомобиля [Принцип работы и элементы тормозной системы]

Вот каким образом вы способны одним нажатием на педаль тормоза остановить многотонную машину

Если вы когда-нибудь задумывались о том, как ваша нога способна одним легким нажатием остановить многотонный автомобиль, ответ вы узнаете прямой здесь и прямо сейчас. Если говорить кратко, все дело в «механическом преимуществе», а если более развернуто…

«Механическое преимущество»- это механизм при помощи которого входное усилие (например, от нажатия ноги человека) может быть многократно увеличено, создавая гораздо более высокую выходную силу (например, прижимное усилие на тормозных колодках).

Выигрыша в силе можно добиться различными путями, один из наиболее распространенных видов, это система шкивов. Однако в тормозных механизмах она неприменима, поэтому здесь используется система, сочетающая рычаги и свойство несжимаемости жидкости.

И так, ваша педаль тормоза подвешена на очень большом рычаге. С помощью него происходит нажатие на стержень, который также подсоединен к этому же рычагу, но ближе к оси вращения (которая на фото обозначается пунктирной строкой вверху). Соответственно при нажатии, ваша нога будет проходить по более длинной дуге, чем конец этого стержня, при этом сила с которой толкатель передаст на другие механизмы тормозной системы (он в конечном счете помогает сжать колодки на тормозах) будет выше, чем сила, которую вам приходится прилагать к педали.

Внесем немного ясности в сказанное. Крутящий момент равен силе, умноженной на расстояние. Нога, нажимающая на тормозную педаль не будет прилагать большое усилие, при условии большого хода педали, хотя при этом развивается большой вращающий момент.

Толкатель от педали идет на усилитель тормозов (полное название- вакуумный усилитель тормозов). Он состоит из нескольких основных элементов- диафрагмы, пружины возврата, толкателя, нескольких клапанов, штока и собственно самого корпуса вакуумного усилителя.

Этот элемент тормозного механизма крайне важен для снижения усилия на тормозной педали. Именно благодаря ему педаль тормоза такая податливая, но при этом остается крайне информативной.

Принцип действия усилителя не очень сложен. Внутри располагаются два загерметизированных резервуара. В той части которая расположена ближе к водителю давление остается атмосферным, в другой части усилителя, наоборот при работе двигателя давление разряжено, искусственно создается вакуум при помощи специального клапана, который работает в паре с системой понижения давления. Клапан соединен с впускным коллектором (в некоторых конструкциях присутствует дополнительный вакуумный электромотор). Смысл работы заключается в помощи атмосферного давления, которое создается благодаря системе, изменяющей давление между двумя частями усилителя (более низкое в передней части и обычное атмосферное, в резервуаре, расположенном ближе к водителю) усилию от нажатия на педаль ноги водителя.  Давление перемещает диафрагму вперед и создает более высокую выходную силу, что помогает водителю производить торможение с гораздо меньшим усилием, которое должно было бы быть без этого механического помощника.

Диафрагма двигает шток, который идет на главный тормозной цилиндр, заставляя двигаться поршень или несколько поршней в главном тормозном цилиндре. Усилие передается на следующее звено в цепочке, тормозную жидкость.

Тормозная жидкость находится в жестких металлических трубках, тормозных магистралях, которые проложены под днищем автомобиля и расходятся по четырем углам к колесам автомобиля.

Металлические трубки заканчиваются эластичными, но прочными резиновыми армированными шлангами, через которые жидкость подается непосредственно на тормозные суппорта. Почему металлические магистрали не прокладывают до колес? Из-за их жесткости, в движении колеса перемещаются вверх-вниз, передние еще направо и налево, первая же яма разорвала бы жесткие трубки и разгерметизировала бы систему. А тормозные шланги нельзя применять на всей длине из-за их эластичности, потери давления были бы слишком велики. Поэтому было решено сделать такой симбиоз.

Далее жидкость, находящаяся в суппортах, начинает давить на поршень суппорта, который в свою очередь прижимает тормозные колодки к дискам.

При нажатии на тормозную педаль, давление гидравлической жидкости прижимает к плоскости диска одну колодку, затем по направляющим штифтам на встречу поршню начинает перемещаться скоба, прижимая внешнюю колодку к тормозному диску. Автомобиль начинает замедление.

Размер поршня тормозного суппорта значительно больше, чем в главном тормозном цилиндре, а поскольку мы имеем дело с несжимаемой жидкостью в замкнутой системе, давление всей гидравлической системы постоянно.

Таким образом ответ на вопрос «Как может нога при нажатии развить такую силу?» сводится к трем основным компонентам тормозной системы: педаль тормоза, рычаг, помощь вакуума от тормозного усилителя, разница в размерах поршня главного тормозного цилиндра и поршня суппорта. Все гениальное просто.

Видео: