Главный тормозной цилиндр (ГТЦ) решает несколько задач:
• Преобразование механического усилия от педали тормоза в давление рабочей жидкости, которого достаточно для привода исполнительных механизмов;
• Обеспечение постоянного уровня рабочей жидкости в системе;
• Сохранение работоспособности тормозов при потере герметичности, утечках и в других ситуациях;
• Облегчение управления транспортным средством (при наличии усилителя тормозов).
На рабочие цилиндры возложена одна ключевая функция — привод колесных тормозных механизмов при торможении транспортного средства. Также эти компоненты обеспечивают частичный возврат ГТЦ в первоначальное положение при растормаживании ТС.
Число и расположение цилиндров зависит от типа автомобиля и количества осей. Главный тормозной цилиндр один, но многосекционный. Количество рабочих цилиндров может быть равно числу колес, вдвое или втрое больше (при установке двух или трех цилиндров на колесо).
Подключение колесных тормозных механизмов к ГТЦ зависит от типа привода ТС.
В заднеприводных ТС:
• Первый контур — передние колеса;
• Второй контур — задние колеса.
Возможно комбинированное подключение: при наличии двух рабочих цилиндров на каждом переднем колесе, один из них подключается к первому контуру, второй — ко второму, он срабатывает вместе с задними тормозами.
В переднеприводных ТС:
• Первый контур — правое переднее и левое заднее колеса;
• Второй контур — левое переднее и правое заднее колеса.
Могут применяться и другие конфигурации тормозных систем, однако указанные выше схемы наиболее распространены.
Конструкция и принцип работы ГТЦ
Главные тормозные цилиндры делятся на две группы по количеству контуров (секций):
• Одноконтурные;
• Двухконтурные.
Одноконтурные цилиндры сегодня практически не используются, их можно встретить на некоторых старых автомобилях. Абсолютное большинство современных автомобилей оснащается двухконтурными ГТЦ — в сущности, это два цилиндра в одном корпусе, которые работают на автономные тормозные контуры. Двухконтурная тормозная система более эффективна, надежна и безопасна.
Также главные цилиндры делятся на две группы по наличию усилителя тормозов:
• Без усилителя;
• С вакуумным усилителем тормозов.
Современные автомобили оснащаются ГТЦ с интегрированным вакуумными усилителем тормозов, который облегчает управление и повышает эффективность работы всей системы.
Конструкция главного тормозного усилителя проста. Его основу составляет литой цилиндрический корпус, в котором располагается два установленных друг за другом поршня — они образуют рабочие секции. Передний поршень штоком связан с усилителем тормозов или непосредственно с педалью тормоза, задний поршень не имеет жесткой связи с передним, между ними располагается короткий шток и пружина. В верхней части цилиндра над каждой секцией располагаются перепускные и компенсационные каналы, также из каждой секции выходит один или два патрубка для подключения к рабочим контурам. На цилиндре устанавливается бачок для тормозной жидкости, он соединяется с секциями с помощью перепускных и компенсационных каналов.
Функционирует ГТЦ следующим образом. При нажатии на педаль тормоза передний поршень сдвигается, он перекрывает компенсационный канал, вследствие чего контур становится герметичным и в нем растет давление рабочей жидкости. Рост давления заставляет двигаться задний поршень, он также закрывает компенсационный канал и сжимает рабочую жидкость. При движении поршней перепускные каналы в цилиндре всегда остаются открытыми, поэтому рабочая жидкость свободно заполняет образовавшиеся за поршнями полости. В результате давление в обоих контурах тормозной системы растет, под действием этого давления срабатывают колесные тормозные цилиндры, толкающие колодки — ТС затормаживается.
При снятии ноги педали поршни стремятся возвратиться в свое первоначальное положение (это обеспечивают пружины), этому же способствуют и возвратные пружины колодок, сжимающих рабочие цилиндры. Однако рабочая жидкость, поступившая в полости за поршнями в ГТЦ через перепускные каналы, не позволяет поршням мгновенно вернуться в первоначальное положение — благодаря этому отпуск тормозов происходит плавно, и система работает более надежно. При возврате в исходное положение поршни открывают компенсационный канал, вследствие этого в рабочих контурах давление сравнивается с атмосферным. При отпущенной педали тормоза рабочая жидкость из бачка свободно поступает в контуры, что компенсирует уменьшение количества жидкости вследствие утечек или по иным причинам.
Конструкция главного тормозного цилиндра обеспечивает работоспособность системы при утечке рабочей жидкости в одном из контуров. Если утечка произошла в первом контуре, то привод поршня второго контура осуществляется напрямую от поршня первого контура — для этого предусмотрен специальный шток. Если утечка произошла во втором контуре, то при нажатии на педаль тормоза этот поршень упирается в торец цилиндра и обеспечивает рост давления жидкости в первом контуре. В обоих случаях увеличивается ход педали и несколько снижается эффективность торможения, поэтому неисправность необходимо как можно скорее устранять.
Вакуумный усилитель тормозов также имеет несложную конструкцию. Его основу составляет герметичный цилиндрический корпус, разделенный мембраной на две камеры — заднюю вакуумную и переднюю атмосферную. Вакуумная камера соединена с впускным коллектором двигателя, поэтому в ней создается пониженное давление. Атмосферная камера соединена каналом с вакуумной, также она связана и с атмосферой. Камеры разделены клапаном, установленным на мембране, через весь усилитель проходит шток, который с одной стороны связан с педалью тормоза, а с другой — упирается в главный тормозной цилиндр.
Принцип действия усилителя следующий. При ненажатой педали обе камеры сообщаются через клапан, в них наблюдается низкое давление, весь узел находится в нерабочем состоянии. При приложении усилия на педаль клапан разъединяет камеры и одновременно соединяет переднюю камеру с атмосферой — вследствие этого в ней повышается давление. За счет разницы давлений в камерах мембрана стремится переместиться в сторону вакуумной камеры — это создает дополнительное усилие на штоке. Таким образом, вакуумный усилитель облегчает управление тормозами, снижая сопротивление педали при нажатии на нее.
Конструкция и принцип работы колесных тормозных цилиндров
Рабочие тормозные цилиндры делятся на два типа:
• Для барабанных колесных тормозных механизмов;
• Для дисковых колесных тормозных механизмов.
Рабочие цилиндры в барабанных тормозах — это самостоятельные детали, которые устанавливаются между колодками и обеспечивают их раздвижение при торможении. Рабочие цилиндры дисковых тормозов интегрированы в тормозные суппорты, они обеспечивают прижим колодок к диску при торможении. Конструктивно эти детали имеют существенные отличия.
Колесный тормозной цилиндр барабанных тормозов в простейшем случае представляет собой трубку (литой корпус) со вставленными с торцов поршнями, между которыми находится полость для рабочей жидкости. С наружной стороны поршни имеют упорные поверхности для соединения с колодками, для защиты от загрязнений поршни закрыты эластичными колпачками. Также снаружи находится штуцер для соединения с тормозной системой.
Тормозной цилиндр дисковых тормозов представляет собой цилиндрическую полость в суппорте, в которую через уплотнительное кольцо вставлен поршень. С обратной стороны поршня предусмотрен канал со штуцером для соединения с контуром тормозной системы. В суппорте может быть от одного до трех цилиндров различного диаметра.
Работают колесные тормозные цилиндры просто. При торможении в контуре повышается давление, рабочая жидкость поступает в полость цилиндра и толкает поршень. Поршни цилиндра барабанных тормозов выталкиваются в противоположные стороны, каждый из них приводит в движение свою колодку. Поршни суппорта выходят из своих полостей и прижимают (прямо или косвенно, через специальный механизм) колодку к барабану. При прекращении торможения давление в контуре снижается и в какой-то момент усилия возвратных пружин становится достаточно для возврата поршней в первоначальное положение — ТС растормаживается.
Выбор, замена и обслуживание тормозных цилиндров
При выборе рассматриваемых деталей необходимо строго придерживаться рекомендаций производителя транспортного средства. При установке цилиндров другой модели или типа возможно ухудшение работы тормозов, что недопустимо.
В процессе эксплуатации главный и рабочие цилиндры не нуждаются в специальном ТО и без проблем служат на протяжении многих лет. При ухудшении функционировании тормозных механизмов или всей системы необходимо диагностировать цилиндры и в случае их неисправности — просто заменить. Также периодически нужно проверять уровень тормозной жидкости в бачке и при необходимости пополнять ее.