Как устроены тор­моза современного автомобиля

Автомобилю важно не только быстро разогнаться, но и быстро остановиться, особенно в экстренной ситуации.

За это отвечает одна из ключевых систем безопасности — тормозная. В любой современной машине их две: рабочая и стояночная. Принцип работы у них одинаковый и в Ладе Гранте без ABS, и в представительском Майбахе.

В этой статье расскажу, как устроены тормоза, как они работают и что с ними может пойти не так.

В современном автомобиле две тормозные системы.

Рабочая тормозная система управляется педалью тормоза. Чем сильнее водитель нажимает на педаль, тем больше замедляется машина — вплоть до полной остановки. Тормозное усилие передают на все четыре колеса, но тормоза на передней оси обычно крупнее и эффективнее задних: при торможении автомобиль наклоняется вперед, нагружая переднюю ось и разгружая заднюю.

Стояночный тормоз удерживает машину на месте при остановке или стоянке. В салоне для него предусмотрен отдельный рычаг, педаль или кнопка. В отличие от рабочей системы стояночный тормоз воздействует только на колеса одной оси — чаще всего задней.

У тормоза легкового автомобиля гидравлический привод. Вот из чего он состоит.

Тормозная жидкость — главный элемент системы. Она несжимаемая — не меняет своего объема под давлением — и полностью передает усилие от педали к тормозным механизмам. Жидкость не кипит и не вспенивается при интенсивном торможении, не густеет на морозе. Благодаря этому педаль тормоза всегда работает одинаково.

Педаль тормоза — металлический рычаг с резиновой накладкой. Под ней расположен выключатель стоп-сигнала. Стоит едва нажать на тормоз, как в фонарях сзади загорится красный свет, и гореть он будет ярче, чем габариты.

Вакуумный усилитель стоит сразу за педалью тормоза и соединен с ней через шток. Его устанавливают под капотом на моторном щите со стороны водителя. Это цилиндр, внутренняя часть которого разделена металлической мембраной на две камеры: вакуумную и атмосферную. К вакуумной подводят шланг от впускного коллектора — через него двигатель всасывает воздух, создавая внутри камеры разрежение. Разница давлений по обе стороны мембраны двигает ее, снижая усилие на педали тормоза и помогая водителю тормозить.

Кроме вакуумных бывают и электрические усилители тормозов.

Главный тормозной цилиндр продолговатый, над ним — бачок для тормозной жидкости. Внутри два поршня, расположенные последовательно, снаружи — две тормозные магистрали. Система разделена на два независимых контура. Часто применяют диагональную схему: один контур отвечает за переднее левое и заднее правое колеса, другой — за переднее правое и заднее левое. Если один контур выйдет из строя, машина сохранит половину эффективности торможения. При делении на передний и задний контуры, если откажет передний, эффективности заднего может не хватить для безопасной остановки.

Блок ABS регулирует давление тормозной жидкости в рабочих тормозных цилиндрах, не позволяя колесам блокироваться при резком торможении или на скользкой дороге. Датчики на каждом колесе передают информацию о скорости вращения. При блокировке колеса ABS снижает давление в тормозном цилиндре и сохраняет управляемость автомобиля. Когда срабатывает ABS, слышен характерный треск, а педаль тормоза вибрирует. На базе ABS работает система курсовой устойчивости ESP: она распознает занос и притормаживает отдельные колеса, стабилизируя машину.

У машин без ABS есть регулятор тормозного усилия задней оси. Это простой механический регулятор давления, соединенный с задней подвеской. Чем сильнее загружена машина, тем выше давление в тормозных цилиндрах задних колес. Устройство расположено на днище, поэтому часто закисает из-за грязи и влаги. Если регулятор перестанет работать или его убрать, задняя ось будет тормозить сильнее, что может привести к блокировке колес и заносу.

Тормозные магистрали и шланги. Медные или стальные магистрали устанавливают на кузов, а шланги — там, где нужна подвижность, то есть непосредственно перед тормозными суппортами. При работе подвески или повороте колеса металлическая трубка быстро сломается.

У всех машин одинаковая принципиальная схема гидравлического привода. У главного тормозного цилиндра небольшое сечение и длинный ход, а у рабочих цилиндров в суппортах, наоборот, большая площадь сечения и короткий ход.

Зазор между диском и колодкой всегда минимальный: с одной стороны, колодка не настолько близко, насколько это возможно, с другой — тормозной диск вращается свободно. Рабочие механизмы при этом могут различаться в зависимости от массы и типа автомобиля.

1. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, ее шток открывает клапан в вакуумном усилителе.
2. Вакуумный усилитель помогает штоку педали давить на поршень главного тормозного цилиндра.
3. В ГТЦ это давление передается тормозной жидкости и второму поршню, который создает давление во втором независимом контуре.
4. По трубкам и шлангам давление передается поршням рабочих тормозных цилиндров на каждом колесе.
5. Поршни сдвигают колодки, которые зажимают тормозной диск или упираются в тормозной барабан, создавая тормозное усилие, — автомобиль замедляется.

В большинстве современных автомобилей дисковые тормоза стоят и на передней, и на задней осях. Колодки направлены перпендикулярно к поверхности тормозного диска и работают на ровной плоскости диска.

Про тормозные диски и колодки мы написали отдельные статьи:

1. Тормозные колодки: зачем нужны, как правильно подбирать и когда менять.
2. Тормозные диски: как работают и какие бывают.

Тормозные суппорты бывают одно- и двухпоршневые с плавающей скобой либо же двух-, четырех- или шестипоршневые с фиксированной скобой.

Однопоршневые суппорты с плавающей скобой ставят на легкие бюджетные автомобили. Скоба с внешней стороны не жестко закреплена, а двигается на подвижных направляющих — пальцах суппорта. В такой конструкции тормозной поршень давит на колодку с одной стороны диска. С другой его стороны на колодку с такой же силой давит скоба, жестко соединенная с тормозным цилиндром.

Рабочий цилиндр тормозного суппорта расположен с внутренней стороны. Это экономит место и позволяет использовать колесные диски с небольшим вылетом. Суппорт с плавающей скобой используют и для небольших кроссоверов и минивэнов. В этом случае суппорт гораздо массивнее, поршень больше. Иногда в суппорте с плавающей скобой можно встретить два поршня.

Многопоршневые суппорты. Такие ставят в мощные и тяжелые машины. В их конструкции нет плавающей скобы, тормозной суппорт крепится к кулаку, колодки устанавливаются в него же.

Тормозные цилиндры расположены друг напротив друга, их обычно два, четыре или шесть. Чем больше поршней, тем больше рабочая площадь цилиндра, а значит, и тормозное усилие. Конструкция занимает больше места, приходится использовать диски с большим вылетом — рабочие тормозные цилиндры есть с обеих сторон тормозного диска.

Такое решение позволяет сделать вместо одного большого поршня на плавающем суппорте два или четыре маленьких с фиксированной скобой. Это дает возможность уменьшить диаметр тормозного диска, сохранив тормозное усилие, что актуально для внедорожников с высоким профилем шин и малым диаметром колесного диска. Многопоршневые суппорты также используются в спортивных и гоночных автомобилях.

В современных автомобилях барабанные тормоза можно встретить только сзади. Их эффективности вполне хватает для массы, которая приходится на заднюю ось бюджетного легкового автомобиля. Конструкция надежная и долговечная: первый комплект колодок приходится менять лишь к 60—100 тысячам километров.

Колодки, тормозной цилиндр и механизмы расположены внутри барабана, что дает защиту от воды и грязи. По этой причине их достаточно часто можно встретить на задней оси внедорожников.

Почти во всех автомобилях в барабанных тормозах есть механизм самоподвода. Он делает зазор между колодкой и барабаном минимальным. Если бы это было не так, педаль тормоза пришлось бы продавливать сильнее.

У конструкции два важных недостатка:

1. Рабочий цилиндр расположен внутри барабана, поэтому ограничен в размерах. Сложнее создать усилие за счет разницы площадей сечения.
2. Колодки сложной полукруглой формы. Рабочая площадь барабана хоть и не маленькая, но колодки не всегда прилегают к ней полностью, особенно если они изношены.

Помимо естественного износа тормозных дисков и колодок есть неисправности тормозной системы, на которые стоит обратить внимание. Вот как их распознать по сигналам на приборной панели.

Знак «Низкий уровень тормозной жидкости». Обычно сигнал появляется, когда система негерметична. Если тормоза все еще работают, можно долить тормозной жидкости и попробовать на небольшой скорости доехать до автосервиса. Если чувствуете, что педаль проваливается в пол, нужно вызвать эвакуатор.

Знак «Износ тормозных колодок». Многие современные автомобили оснащены датчиком износа колодок. Это может быть всего лишь один датчик на одной колодке спереди, по одному датчику на передней и задней оси либо же и вовсе на каждой колодке.

Принцип работы такой: когда тормозной диск перетрет провод внутри датчика, произойдет обрыв цепи, на приборной панели загорится индикация износа тормозных колодок. Обычно индикация загорается заранее, за 1000—2000 км до полного износа, но не стоит пренебрегать заменой, так как изношенная колодка хуже отводит тепло и может повредиться при экстренном торможении.

Знак «Неисправность системы ABS». Проблема больше электрическая, тем не менее ABS с такой индикацией работать не будет. Проблема может быть в одном из датчиков скорости вращения колеса, в блоке управления ABS либо же в роторном кольце датчика. Он нередко ржавеет и повреждается или начинает проворачиваться на приводе колеса, из-за чего датчик считывает неверные показания. Иногда меняется отдельно, иногда — в сборе с ШРУСом.

Также встречаются магнитные кольца. Если повредить такое, придется поменять ступичный подшипник, в котором оно установлено.

А вот как их распознать по физическим показателям.

Тормоза работают неэффективно. Так бывает, если вакуумный усилитель негерметичен. Он может отказать частично, например из-за износа уплотнений, либо полностью. Скажем, если после работ под капотом забыли поставить на место шланг, которым вакуумник соединяют с впускным коллектором.

Понять, что вакуумный усилитель исправен, несложно: поставьте ногу на педаль тормоза, запустите двигатель. Если педаль немного провалилась, с усилителем все в порядке.

Машину ведет в сторону при торможении. Скорее всего, заклинил один из суппортов, при этом одно колесо тормозит сильнее другого. У многих официальных дилеров есть стенды для проверки эффективности тормозов, но с таким вопросом справятся и на любом СТО. Со стендом или без, но машина все равно окажется на подъемнике с заявкой на профилактику тормозных механизмов. А что конкретно заклинило, выяснится только при разборе, будь то поршень в суппорте, направляющие пальцы или колодки в скобе.

Увод в сторону может быть вызван неисправностью ходовой части или неправильной установкой углов развала-схождения. В любом случае стоит записаться на диагностику ходовой части и целиком обозначить проблему — посмотрят и тормоза, и подвеску.

Ход педали тормоза увеличился. Скорее всего, в системе есть воздух. Жидкость не сжимается, а вот воздух — легко. Так бывает после ремонта тормозной системы: когда меняют суппорт, магистраль или шланг. После работы необходимо прокачать систему и выставить уровень тормозной жидкости, иначе в контуре останется воздух и система не будет правильно работать.

Звуки и вибрация при торможении могут указывать как на износ колодок, так и на перегрев тормозных дисков. Нередко это возникает после того, как автомобиль долго простоит: поверхность диска ржавеет. Чтобы очистить ее, достаточно несколько раз интенсивно затормозить, и все пройдет. Перед этим следует визуально оценить состояние колодок — возможно, их уже пора заменить.

1. Обращайте внимание на сообщения на приборной панели и на то, как тормозит ваш автомобиль: любая неисправность тормозной системы может привести к серьезным последствиям.
2. Не забывайте про обслуживание и контрольный осмотр тормозной системы. Многих неприятностей на дороге можно избежать, если вовремя устранить неполадки.