Тормозная система: устройство, особенности работы и неисправности

Недаром говорят, что тормозная система авто является практически настолько же важной, насколько система рулевого управления или двигатель. Во многом от исправности и эффективности работы тормозов зависит безопасность как водителя, так и его пассажиров. Эксперты уверены, что грамотный автолюбитель должен уметь не только выбирать автозапчасти, но также разбираться в особенностях работы отдельных систем авто. Давайте попробуем разобраться, как же работают тормоза в современных автомобилях.

Краткий экскурс в историю

Начнем издалека. 1902 год. Английский джентльмен Уильям Ланчестер запатентовал дисковое тормозное устройство. Это был один из первых действительно рабочих прототипов тормоза для небольших автомобилей. К несчастью, устройство издавало сильный шум при работе. Немногим позже Луи Рено представил более совершенные барабанные тормоза. Но на этом история не закончилась - она только начиналась.

Вплоть до 50-х годов 20 века инженеры экспериментировали с автомобильными тормозами. Талантливые инженеры Уолтер Крайслер и Уильям Локхид серьезно дорабатывают автомобильные тормоза и благотворно влияют на популярность данных устройств. По мере того как скорость выпускаемых автомобилей возрастала (прямое следствие развития технологий), росла и необходимость использования более совершенных тормозных систем. Тогдашние гидравлические системы хоть и показали свою эффективность, но уступили первенство дисковым тормозам. Эксперименты продолжались, и уже ко второй половине 20 века мир знал несколько тормозных механизмов. Среди них:

1. Барабанный;
2. Дисковый;
3. Колодочный;
4. Ленточный;
5. Электрический;
6. Гидравлический;
7. Механический, он же фрикционный;
8. Колесный.

С появление перфорируемых и вентилируемых дисков эффективность систем, оборудованных этими самыми дисками, возросла. Еще чуть позже появились многопоршневые цилиндры. К слову, потребность в таких цилиндрах была очень высока - диски тормозных систем становились больше, а значит, требовались более крупные колодки, которые было нет так-то просто прижать к дискам.

И вот что имеют легковые автомобили сегодня (по большей части, разумеется): пара передних дисковых тормозов и еще пара барабанных тормозов на задние колеса. Барабанная система отлично показала себя в тяжелом транспорте. Во многом благодаря гению немецких инженеров компании Bosch мир увидел антипробуксовочные и антиблокировочные системы, а там уже недалеко оставалось до появления систем курсовой устойчивости. К нашему времени тормоза сильно преобразались в сравнении с тормозами 20 века: они стали крупнее, тише в работе, они располагают к маневренной езде и способны сбросить скорость даже очень крупного и тяжелого автомобиля. И, разумеется, они имеют большой эксплуатационный ресурс.

А как же остальные системы тормоза? Ленточные тормоза используют лишь в отдельных агрегатах, а довольно сложные электрические тормоза пока что являются объектом тестов и тщательных проверок. Довольно часто в грузовиках и прицепах устанавливают электроусилители тормозов, однако до перехода на полностью электрические тормоза еще далеко. Впрочем, в некотором электротранспорте данная система все же применяется. 

Устройство распространенных тормозных систем

Проще всего разбираться в устройстве тормозных систем на реальных примерах. Мы рекомендуем владельцем авто хотя бы раз взглянуть на то, как выглядят тормозные магистрали, а также разобрать тормозной суппорт и посмотреть на его "начинку". А пока что опишем, что же представляет собой тормозная система и какие элементы она в себя включает.

В коротких описаниях тормозных систем обычно встречаются два основных наименования: механизм и привод. Первый элемент отвечает за создание тормозного момента (сброс скорости и полная остановка). Подавляющее большинство тормозных механизмов являются фрикционными, то есть работающими за счет силы трения. Тормозной механизм поначалу кажется довольно сложным, но на поверку оказывается, что это относительно простая и необычайно надежная система с большим эксплуатационным ресурсом. В состав механизма входят:

• Суппорты. В пазах суппортов монтируются тормозные цилиндры, которые и прижимают колодки к диску/барабану;
• Тормозные диски. Весьма живучие элементы системы, работающий в условиях сильного давление и экстремальных температур. Охлаждаются диски, к слову, исключительно потоками воздухами. Современные дисковые тормоза имеют подвижный суппорт, предотвращающий неравномерное изнашивание колодок;
• Тормозные барабаны. Ключевые элементы системы барабанного тормоза. Если в дисковых тормозах диск сжимается колодками, то здесь, напротив, они разжимаются, упираясь в стенки барабана. Барабан относительно сложен и не так эффективен, как тормозной диск, но вместе с тем надежен. Барабанный тормоз нашел применения на задних осях;
• Тормозные колодки. Изначально неподвижные элементы, оборудованные фрикционными накладками и, опционально, датчиками износа. Основной "расходник" тормозной системы легкового транспорта.

Не менее интересен привод тормозной системы, т.е. управляющий элемент тормозного механизма. Систем привода бывает несколько:

• Механическая. Сегодня используется в стояночном тормозе. Представляет собой систему рычагов, тяг и тросов. В отдельных моделях авто стояночный тормоз приводится в работу не с помощью рычага, а за счет педали или же электронной системы;
• Гидравлическая. Основная система привода автомобильного тормоза. В ней компонуется тормозная педаль, усилитель и цилиндры, регулятор давления, а также специальные шланги и трубки (рабочий контур);
• Пневматическая. Данная система нашла применение в грузовых автомобилях. Как следует из названия, в ней используется сила сжатого воздуха. Включает в себя педаль, компрессор, ресивер, кран, тормозной цилиндр, а также пружину и шток;
• Комбинированная система привода. Довольна сложная система, включающая в себя приводы нескольких типов. Пример: электропневматика на некоторых грузовиках.

Нельзя не рассказать и о системе трубопроводов, которую владельцы автомобилей с гидравлическим приводом тормозов могут обнаружить под транспортным средством. По тормозным трубкам движется тормозная жидкость, через которую усилие может передаваться к каждому из тормозных механизмов. Тормозные трубки достаточно длинные, вследствие чего их изготавливают из металла (медь, реже сталь). Аналогичную функцию выполняют и тормозные шланги - передают усилие, возникшее в гидравлической системе, на тормозные цилиндры, которые затем действуют на колодки.

Как работает тормозная система

Теперь, когда читателю стало более-менее ясно, какие элементы включает в себя тормозная система, давайте разберемся с тем, как эти элементы работают в тандеме. В качестве примера возьмем наиболее распространенную гидравлическую систему:

• При нажатии на педаль тормоза в системе возрастает давление. Затем усилие передается главному тормозному цилиндру. В работу также включается усилитель, отвечающий за создание дополнительного усилия;
• Тормозная жидкость под давление движется по системе трубопроводов к колесным тормозным цилиндрам. Если тормозной жидкости слишком мало, она может подаваться из специального расширительного бачка;
• В работу включаются поршни колесных цилиндров - тормозные колодки соприкасаются с дисками или барабанами. Автомобиль начинает тормозить.

Давление в тормозной системе может достигать отметки в 15 Мегапаскаль. Здесь нельзя не отметить, что чем сильнее водитель будет жать на педаль тормоза, тем активнее будет отрабатывать вся система. Также отметим, что наиболее уязвимые, на первый взгляд, элементы тормозной системы - трубки - продублированы. Если вдруг одна трубка разгерметизировалась, то ее функцию возьмет на себя дополнительная. Таким образом существенно уменьшается вероятность полного отказа тормозной системы вследствие разгерметизации.

Убирая ногу с педали тормоза, водитель может не задумываться над тем, вернется ли педаль в исходное положение. Здесь начинает работать специальная пружина. В исходное положение также вернется главный тормозной цилиндр и тормозные колодки, которые будут отводиться отдельными пружинными элементами. Обратно будет вытеснена и тормозная жидкость, вместе с чем упадет и давление в системе.

Но как быть, если в системе случилась поломка? И этот вариант был предусмотрен инженерами. В автомобиле присутствует так называемая запасная тормозная система. Она включается в работу при аварийном и экстренном торможении, когда основная система торможения вышла из строя. "Запаска" может быть или частью рабочей системы, или же представлять собой отдельный узел.

Подробнее о стояночном тормозе

Наиболее простой стояночный тормоз, который в народе прозвали ручником, включает рычаг с храповым механизмом и от одного до трех тросиков. Вообще, ручник по своей сути является дополнением к рабочей гидравлической тормозной системе, хотя в отдельных автомобилях (ГАЗ-13, а также ГАЗ-21) он работает в тандеме с трансмиссионным тормозом. В транспорте с пневматическими тормозами на передний план выходят т.н. пружинные энергоаккумуляторы.

В автомобилях с наиболее распространенными на данный момент дисковыми тормозами могут применяться несколько разновидностей стояночного тормоза:

• Барабанный;
• Винтовой;
• Кулачковый.

Стандартный барабанный механизм используется в системах с дисковыми тормозами, оборудованных несколькими поршнями. Менее сложные, на первый взгляд, винтовые ручники нашли применение в тех же тормозах, но имеющих один поршень. Он управляется вкрученным винтом. Вращение винта обеспечивается рычагом, который соединяется с тросом. Поршень двигается по резьбе, тем самым прижимая колодки к тормозному диску. В кулачковых ручниках движение поршня обеспечивается толкателем, привод которого соединен с кулачком. Последний соединен с рычагом при помощи троса, точно как и в винтовом ручнике. Толкатель начинает перемещаться при повороте кулачка.

Особых сложностей в эксплуатации ручного тормоза любой конструкции нет, однако автолюбитель важно знать о том, что это устройство требует бережного отношения. Так, например, не стоит ехать на ручнике, ведь это приводит к перегреву и быстрому износу тормозных дисков и колодок. На автомобилях с АКПП имеется режим «паркинг», однако его стоит использовать вместе с ручником. В первую очередь это позволяет дольше эксплуатировать механизм «паркинга». Во вторую, имея подключенный ручник, водитель снижает вероятность отката машины, припаркованной в крайне ограниченном пространстве.

Главные неисправности тормозных систем

Так как тормозная система включает в себя множество элементов, неисправностей тоже может быть много. Их условно делят на исправности усилителя тормозов (о них подробно рассказано в данном материале), неисправности тормозного механизма и привода. Обо всех, разумеется, нужно рассказать по-отдельности. Начнем с неисправностей дисковых тормозов:

• Повреждение, сильный износ или же загрязнение колодок;
• Износ или деформация самих дисков;
• Износ, ослабление крепежных элементов тормозного суппорта.

В первых двух случаях элементы меняют, причем как можно скорее. А во третьем часто помогает чистка деталей и замена некоторых уплотнительных элементов. Подобрать уплотнители несложно – они входят в недорогие ремкомплекты тормозных суппортов. Что до тормозного привода, то неисправностей у него больше и выявить их иногда бывает не так уж просто:

• Заедание поршней или главного, или рабочего цилиндра;
• Повреждение тормозных шлангов или их засорение;
• Попадание в систему воздуха вследствие ослабления крепления;
• Утечка тормозной жидкости в одной или сразу двух вышеуказанных цилиндрах.

В вакуумных усилителях неисправности могут быть связаны или с повреждением вакуумного шланга, или с недостаточным разрежением в коллекторе, или с выходом из строя следящего клапана. Все эти элементы в случае чего нужно менять. По факту, вакуумный усилитель тормозов практически неремонтопригоден.

Конечно, не всякий владелец авто перед выходом на дорогу проводит тщательный осмотр всех систем и уже потом решает, можно ли садиться за руль. О большинстве неисправностей удается узнать лишь по ходу движения. И вот на что надо обращать внимание:

• При торможении автомобиль сильно отклоняется от прямой траектории. В этом случае нужно проверить все крепления, подвеску, убедиться в том, что тормозной диск и колодки не имеют механических повреждений. Также на СТО нужно проверить тормозные шланги, рабочий и главный цилиндры тормоза;
• Слышится сильный шум при торможении. Часто говорят, что тормоз визжит. Такое происходит при критическом износе или сильном загрязнении тормозных колодок. Тот же эффект дают тормозные диски с задирами на своей поверхности. Стоит отметить, что причиной появления шума могут быть низкокачественные тормозные колодки – хоть они и обеспечивают торможение, их стоит заменить;
• При торможении чувствуется вибрация педали. Проверить стоит в первую очередь ступичные подшипники, тормозные диски и крепления суппортов;
• К педали нужно прилагать значительные усилия. Нужно немедленно проверить вакуумный усилитель тормозов. В редких случаях причина кроется в заедающих поршнях рабочих цилиндров, а еще реже – в критически изношенных колодках;
• К педали нужно прилагать совсем малое усилие. В этом случае нужно проверить тормозные шланги и убедиться, что из главного тормозного цилиндра не уходит жидкость.

Как видите, отклонений от нормальной работы довольно много. В каждом случае систему нужно продиагностировать и провести ремонт как можно скорее. Как показывает практика, в подавляющем большинстве случаев неисправные компоненты тормозной системы нужно менять новыми, а не производить ремонт старых.

Выбор новых элементов тормозной системы и экскурс по брендам

Подбор новых деталей тормозной системы не таит в себе больших сложностей. Проблемы могут возникнуть разве что по ходу выбора неоригинальных шлангов и трубок – руководствоваться придется не столько кодами, сколько геометрией запчастей и имеющими данными о совместимости с вашей моделью автомобиля. В остальных же случаях автозапчасти можно искать по чему-то из следующего:

• Код детали. Зная коды оригинальных комплектующих, можно легко подобрать коды аналогов. В этом очень помогают современные интернет-магазины;
• VIN-код. Долгое время поиск по данному коду считался самым быстрым и надежным, однако с развитием электронных каталогов и составлением обширных кросс-баз удается обойтись вообще без использования VIN-кода;
• Данные автомобиля. В случае тормозной системе речь идет только о марке, модели, а также годе выпуска. Иногда могут потребоваться данные мотора. По данным авто чаще всего ищут в интернет-магазинах запчастей.

Но и здесь важно понимать, что покупая неоригинальные детали тормоза, автолюбитель рискует получить далеко не то качество, на которое он мог расcчитывать. А в случае со, скажем, тормозными диска, барабанами и колодками качество играет очень важную роль. Если в интересах автолюбителя купить хорошие детали тормоза, ему стоит обращать внимание на продукцию следующих фирм: ATE, Lucas-TRW, Zimmerman, Textar, NK, Sumitomo, Remsa, Raybestos (но только без индекса R в каталогах). На удивление хорошие, но при этом недорогие варианты можно найти в каталогах фирм Bosch, Rider, Mintex. Лучшим выбором является оригинал, однако в большинстве европейских автомобилей стоят комплектующие уже упомянутых ATE и Lucas-TRW, вследствие чего переплачивать за оригинал нет особо смысла. Также учитывайте, что основные компоненты тормозной системы подбирают и в соответствии с особенностями езды. Одним больше подойдут спортивные модели тормозов, а другим, напротив, классические тормоза для городской езды

Вывод

В современных автомобиля нашли применение довольно сложные, но крайне надежные тормозные системы. Их относительно легко обслуживать, а современный рынок предлагает множество решений по комплектующим. Неисправности тормоза категорически не рекомендуется игнорировать, ведь это чревато не только снижением комфортности езды, но также и снижением безопасности.