Ми розповідаємо вам, які його складові та як вони працюють

У першій частині звіту про гальмівна система в автомобілі Ми розповімо вам історію гальм та те, на які типи вони поділяються, залежно від системи подачі сили гальмування або типу ротора/статора. Тепер, коли ми знаходимося в контексті, ми заглибимося в описі поточної гідравлічної гальмівної системи, починаючи від педалі гальма і закінчуючи дисками, перераховуючи її компоненти та підраховуючи кожну деталь кожного з них.

Як працюють гальма?

Якщо ви пам’ятаєте з попереднього внеску, гальмівна система - це не що інше, як система управління, інша для передачі гальмівної сили, ротор і статор, який через тертя гальмує ротор.

У випадку середнього автомобіля, подібного до того, який ми побачимо сьогодні, системою управління є педаль гальма та важіль стояночного гальма, тоді як система передачі сили гальмування є гідравлічною, що забезпечує передачу та посилення гальмівної сили. через головний циліндр і підсилювач гальма, з'єднані через труби, що містять нестисливу рідину, як правило, своєрідний антифриз або полігліколь, який називається гальмівною рідиною, хоча в залежності від типу він може мати силіконову або масляну основу.

racer

Вентильоване дискове гальмо з плаваючим супортом

Потім вставляється система ABS/ESP, щоб виконувати свою функцію, і таким чином передавати гальмівну силу гальмівним супортам. Усередині супорта -статора- ми маємо поршні, які отримують гальмівне зусилля і штовхають гальмівні колодки до диска -ротора-. Таким чином, здійснюється необхідне тертя, щоб перетворити кінетичну енергію в теплову і, таким чином, зменшити швидкість.

Перш ніж детально описувати кожну деталь, ми збираємось з деякою фізикою пояснити основу гідравлічних гальмівних систем, щоб краще їх зрозуміти.

Закон Паскаля

Розслабтесь, ми не збираємося давати уроки фізики, лише трохи фундаменту, щоб закласти основи. Гідравлічні гальмівні системи користуються законом Паскаля для передачі сили гальмування. Цей принцип заснований на тому, що рідина не може стискатися, тому, якщо ми передаємо силу на поршень в гідравлічному контурі, ця сила передаватиметься на інший поршень, підключений до тієї ж схеми.

Де утиліта? Таким чином, якщо ми змінюємо діаметр трубок, ми можемо перетворити малу велику силу на велику на велику. Тобто ми можемо помножити прикладену силу. Ця сила також буде залежати від поверхні поршнів, які ми маємо.

Як ми бачимо, і, перенісши його на гальмівну систему в автомобілі, приклавши зусилля до педалі, ми помножимо ту силу, яка буде передаватися гідравлічно на чотири гальмівні супорти. На схемі ви можете бачити це чіткіше. Ми включили кілька формул для найцікавіших, де F - сила, D - відстань, а S - поверхня.

Компоненти діючої гальмівної системи

Як і всі системи в автомобілях, гальмівна система продовжує розвиватися та вдосконалюватися з кожною новою ітерацією. Ідея пояснити це простим способом полягає в тому, щоб взяти типову гальмівну систему середнього автомобіля, щоб побачити, з яких частин він складається. Для цього ми використаємо як приклад гідравлічну дискову гальмівну систему з ABS.

Педаль гальм

Ми починаємо з системи управління з чогось, що ми всі знаємо: педалі гальма. Це просто схоже на привід, при якому сила гальмування пропорційна силі, яку ми на нього чинимо, але його конструкція дуже важлива в системі. Педаль гальма діє безпосередньо на головний циліндр, штовхаючи його поршень і подаючи необхідну силу гальмування на гальмівні супорти.

Важливо, щоб сила, що застосовується, була розумною для пересічної людини, і для цього педаль гальма виконує роль важеля: відстань від осі обертання до виконавчого механізму поршня головного циліндра (L1) менше, ніж відстань від повороту осі до самої педалі, де ми підтримуємо ногу для гальмування (L2). Отже, ми маємо мультиплікаційний ефект сили гальмування з коефіцієнтом, який буде L2 ділити на L1, як у будь-якому важелі. Це те, що називається коефіцієнтом педалі гальма. Наприклад, якщо до педалі прикласти силу 100 Н, а співвідношення 5: 1, сила, прикладена до головного циліндра, становитиме 500 Н.

Раніше, до прибуття підсилювача гальм, цей коефіцієнт був вищим, оскільки ми не мали допомоги при гальмуванні. Якщо ви кілька разів намагалися наступити на гальмо після вимкнення автомобіля, ви справді побачите, скільки зусиль необхідно для гальмування - багато сили потрібно без підсилювача гальма. Тоді ми побачимо цього майстра детальніше.

Педаль гальма служить не тільки для гальмування, вона повинна дати водієві безпосереднє відчуття зупинки автомобіля

Педалі від Ferrari F430 (верхній якір)

Педалі від Porsche Carrera GT (нижній якір)

В даний час типове співвідношення може становити від 4 до 6, залежно від виробника та конструкції системи, оскільки воно повинно відповідати підсилювачу гальм, діаметру головного циліндра та діаметру труб. Тоді ми побачимо простий приклад, де всі змінні включені для виконання проекту гальмівної системи.

Що стосується типів педалей, то можна принципово розрізнити дві: педалі з верхнім якорем (як у Ferrari F430) або з нижнім якорем (як у Porsche Carrera GT). У тих, хто має верхній якір, встановлений у більшості легкових автомобілів, точка повороту знаходиться близько до рульової колони, і вони кріпляться до перегородки, що відокремлює двигун від пасажирського салону. Ті, хто має нижній якір, закріплені на землі автомобіля, а їх точка повороту знаходиться близько до самої землі. Зазвичай їх можна зустріти в суперкарах або гоночних автомобілях.

Обидва типи виконують свою функцію, але ті, які закріплені на землі, мають точку повороту ближче до п'яти, тому їх спрацювання є більш природним, ніж у верхніх кріплень, в яких повинно бути ковзання підошви взуття або стопи зміщення, яке буде виконано.

Гідромеханічний гальмівний супорт

Гідравлічний та механічний гальмівний супорт

Перерва на стоянку

Як випливає з назви, це підсистема гальмівної системи, яка діє лише як статичне або екстрене гальмування. Традиційно він складається з важеля із системою утримування, який зазвичай застосовується у центральній консолі, разом із сталевими тросами, які з’єднують важіль із суппортами заднього стоянкового гальма.

Цей важіль, як ми бачили з педаллю гальма, має коефіцієнт, який помножує силу прикладання, яка зазвичай становить 6: 1. Таким чином, сталеві троси затягуються, які зазвичай досягають спеціальних задніх супортів, і механічно чинять тиск на гальмівні колодки, блокуючи обертання диска.

Слід зазначити, що існує кілька типів задніх супортів з стояночним гальмом. Іноді супорт використовують виключно для стояночного гальма, який може бути механічним або електричним, але для економії компонентів, як правило, є подвійні гідромеханічні задні супорти, які можуть приводитися в дію звичайним гідравлічним контуром під час руху або механічною системою для перерви на стоянку. У минулому, і як заміна механічного важеля, існували деякі рішення з натягувачами електричних кабелів для активації стояночного гальма, хоча це рішення вже не використовується.

Завдяки електронному стоянковому гальму було отримано нову функціональність, таку як безпечний запуск по рампі

Електрогідравлічний супорт з електронним стоянковим гальмом

Електронний супорт стоянкового гальма

У найсучасніших системах вже використовується електронне стоянкове гальмо -EPB або Електронне стоянкове гальмо-, яке натискається кнопкою, а блок управління контролює його рух. Задні супорти електрогідравлічні, на них прикріплений невеликий електродвигун, який натискає на супорти, щоб зафіксувати стояночне гальмо при активації. Цей невеликий електродвигун замінює старий механічний важіль і ним можна користуватися під час руху з робочим гальмом. Завдяки електронному керуванню можна запрограмувати інші функції, такі як Auto-Hold, яка гальмує автомобіль на схилі і відпускає гальма при розгоні, або що ручне гальмо спрацьовує автоматично, коли машина зупиняється.

Щось більш екзотичним є вже повністю електромеханічна система заднього гальмування, керована розподільним щитом, який не має гідравлічної рідини і активується електричними приводами. Чи можливе екстрене гальмування за допомогою цих електронних стояночних гальм? Кріс Харріс провів тест у цьому відео.

Продовжуючи винятки, іноді цей важіль, що застосовує стоянкове гальмо, замінюється на педаль, розташовану зліва від зчеплення, що є дуже поширеним явищем у США, а в інших випадках це може бути навіть ручка на центральній консолі, наприклад як Citroën GS. Його також можна застосувати до передніх коліс замість задніх, як, наприклад, у багатьох Citroën, Saab 900 та деяких Subaru.

Головний циліндр єдиного змагання

Подвійний головний циліндр Jeep Grand Cherokee

Головний циліндр

Головний циліндр є серцевиною гальмівної системи, оскільки він з'єднує систему управління (педаль) із супортами (статором), посилюючи гальмівну силу. Як ми вже бачили із законом Паскаля, він посилить гальмівну силу, оскільки його діаметр більший, ніж вихідні труби, які доходять до поршнів, розміщених у гальмівних супортах. Залежно від того, якою є наша гальмівна система, буде обраний певний діаметр, який відповідає проектним параметрам.

Його експлуатація дуже проста. Найпростіший з них має поршень всередині, який, з одного боку, отримує силу, яку ми прикладаємо до гальма, а з іншого він штовхає гальмівну рідину, яку він посилає. У верхній частині є резервуар гальмівної рідини, який перешкоджає потраплянню повітря в контур.

У найбільш поширених системах головний циліндр є подвійним у тандемі з двома незалежними виходами. У давнину це було зроблено для розподілу ланцюга між передніми та задніми гальмами, тобто одна випускна труба йшла до передніх супортів, а інша - до задніх. Але в даний час він використовується як резервна система, що подає силу гальмування на гідравлічний блок ABS/ESP.

Бак з датчиком і головним циліндром (ліворуч), бак з двома камерами (праворуч зверху) і два незалежних бака (праворуч знизу)

Резервуар гальмівної рідини

Резервуар гальмівної рідини є, мабуть, найбільш видимою частиною гальмівної системи, оскільки він завжди розташований у найвищій частині капота двигуна, яка, як правило, знаходиться найближче до приладової панелі. Зазвичай він має жовту кришку, а бак зазвичай виготовлений із напівпрозорого пластику, так що ми можемо легко бачити рівень.

Зазвичай у нижній частині він має два виходи, які з’єднуються з кожним з циліндрів, який має головний циліндр, а також датчик, що попереджає про низький рівень гальмівної рідини, що міститься в ньому. Усередині зазвичай є проміжний відділ, який відсікає кожен з виходів тандемних циліндрів, але не розділяє його повністю, обидві частини мають однакову гальмівну рідину.

Його функція подвійна. З одного боку, він повинен перешкоджати потраплянню повітря в контур, забезпечуючи завжди доступну рідину для головного циліндра, навіть при інтенсивних бічних або поздовжніх прискореннях. А з іншого боку, він виконує функцію скидання тиску, оскільки під час гальмування ми рухаємо рідину до поршнів гальмівних супортів, а коли ми припиняємо це робити, ця рідина повинна повернутися у резервуар.

Гальмівна рідина

Гальмівна рідина - це продукт, який повинен відповідати багатьом характеристикам, щоб бути ефективним у роботі гальмівної системи. Серед них слід зазначити, що він не повинен стискатися, він повинен мати низьку в'язкість, він також повинен мати змащувальну та антикорозійну силу, високу температуру кипіння і не повинен пошкоджувати еластомери або гумові труби.

Для цього різні організації створили стандарти, які визначали характеристики, які повинна мати певна гальмівна рідина. У 1958 році SAE - Товариство автомобільних інженерів - створило американський стандарт SAE J70 R1 і R2, який визначав характеристики, яким повинна відповідати гальмівна рідина. Починаючи з 1972 року, Міністерство транспорту Сполучених Штатів (DoT) популяризувало стандарти DOT 3, DOT 4 і DOT 5 у специфікації FMVSS 116. Зазвичай вищі цифри новіші та з кращими характеристиками. Зі свого боку, Міжнародна організація зі стандартів - створила стандарт 4925, який базується на стандарті SAE J1703, який з'явився в 1978 році.

Для автомобілів зазвичай використовуються DOT 3, DOT 4 і DOT 5.1, тоді як для військової промисловості використовується DOT 5 на основі силіконів. Існує спеціальна рідина LHM, яку лише Citroën використовував у своїх автомобілях з гідропневматичною підвіскою, оскільки підвіска поділяла контур із гальмівною рідиною. Ця рідина LHM, яку він використовував, була олією мінерального походження.

Загалом, запасні частини будь-якої системи активної безпеки в нашому транспортному засобі, включаючи шини, не повинні бути економими. Заміна гальмівної рідини кожні два роки дозволяє уникнути випадкових переляків

Через тепло, яке утворюється під тиском, дуже важливо, щоб гальмівна рідина витримувала дуже високі температури, не доходячи до кипіння, оскільки це утворює бульбашки газу, які усувають ефективність гальмівного контуру.

Важливим моментом є те, що гальмівна рідина гігроскопічна, тобто з часом поглинає воду та вологу, що зменшує її ефективність, знижуючи температуру кипіння. Ось чому його потрібно змінювати, коли виробник визначає, як правило, раз на два роки, хоча ми вважаємо, що він продовжує гальмувати те саме.

Нижче наведена зведена таблиця з характеристиками та стандартами кожного типу гальмівної рідини.

DOTSAEISO Склад Температура сухого кипіння (ºC) Температура мокрого кипіння (ºC) Максимальна в'язкість (мм 2/с)
3J17034925 Клас 3Полігліколь2051401500
LHM + (PSA)--Мінеральна олія2301551800 рік
4J17044925 Клас 4Полігліколь2492491200
5J17054925 Клас 5Силікон260180900
5.1J17054925 Клас 5-1Полігліколь260180900

Схема тиску регульованого пропорційного клапана