Регулятор тормозных усилий


Устройство автомобилей



При торможении вертикальные реакции на передних и задних колесах перераспределяются таким образом, что на передних колесах они увеличиваются, а на задних уменьшаются, поскольку автомобиль «клюет» под действием сил инерции. При одинаковом давлении в тормозных приводах всех колес их тормозные механизмы создают равное тормозящее усилие, и это может привести к блокированию (движению без качения - скольжению) колес задней оси и, как следствие, заносу автомобиля.

Исключить этот негативный фактор можно дифференцированием тормозных усилий между колесами в зависимости от степени их силового контакта с дорогой – чем сильнее колесо прижато к дорожному полотну, тем большее тормозящее усилие к нему следует подводить. Если же колесо практически не имеет контакта с дорогой (не давит на нее), то и тормозить таким колесом не имеет смысла – оно просто перестанет вращаться и будет скользить по поверхности дорожного покрытия (блокируется). На современных автомобилях для дифференцирования тормозного усилия между колесами применяют регуляторы тормозных сил в сочетании с антиблокировочными системами.

Регуляторы тормозных сил ограничивают тормозные силы на задней оси автомобиля в зависимости от давления в тормозном приводе. Пропорционально силе нажатия на тормозную педаль и изменения нагрузки на заднюю ось. Они могут устанавливаться как в гидравлическом, так и в пневматическом тормозном приводе. Конструктивно и по принципу действия такие регуляторы могут существенно отличаться, но назначение у них одинаковое – перераспределить тормозящее усилие между осями в зависимости от степени контакта (прижатия) колес той или иной оси с дорогой. Наиболее широко применяются регуляторы тормозных сил с пропорциональным клапаном и лучевые регуляторы тормозных сил.

***

Регулятор тормозных сил с пропорциональным клапаном

Регулятор с пропорциональным клапаном (рис. 1) применяется в гидроприводе легковых автомобилей с диагональным действием контуров. Через него тормозная жидкость поступает к обоим задним колесным цилиндрам.

Корпус 1 регулятора жестко закреплен на кронштейне, установленном на нижней части кузова автомобиля. На поршень 7 воздействует рычаг 8, связанный с балкой через упругий металлический рычаг или пружину.

В исходном положении тормозной педали камеры Б и Д, связанные с главным тормозным цилиндром, соединяются с камерами В и Г. При нажатии на тормозную педаль с ростом давления тормозной жидкости в камерах В и Г, поршень 7 и толкатель 4 начнут выдвигаться из корпуса, что приведет к посадке клапана 2 в седло 3 и перекрытию магистралей задних колес.

При увеличении нагрузки корпус автомобиля смещается относительно балки моста и усилие рычага 8 на поршень 7 увеличивается, т.е. выдвижение поршня 7 и дальнейшее срабатывание механизма регулятора будет происходить при большем давлении в главном тормозном цилиндре, что повысит эффективность задних тормозных механизмов.

При выходе из строя одной из диагоналей гидропривода регулятор обеспечивает работу исправной магистрали в нормальном режиме.

Более простую конструкцию имеют регуляторы, устанавливаемые в гидропривод с распределением контуров по мостам, так как в них всего одна камера, соединенная с главным тормозным цилиндром, и одна – с колесными цилиндрами.

***



В пневматическом тормозном приводе автомобиля КамАЗ-5320 применяется регулятор тормозных сил, позволяющий изменять давление воздуха в тормозных камерах колес задней тележки в зависимости от вертикальной нагрузки на оси в момент торможения. Взаимозависимость давлений воздуха в контурах передних колес и задней тележки, которую обеспечивает действие регулятора, представляет собой наклонную прямую линию (луч), поэтому такие регуляторы еще называют лучевыми. Он устанавливается на поперечину рамы в вертикальном положении и имеет гибкую механическую связь с балками моста (рис. 2).

Лучевой регулятор (рис. 3, а) имеет корпус, состоящий из двух частей 2 и 9, между которыми зажата мембрана 16. Большой ступенчатый поршень 14 связан с мембраной 16 с помощью кольцевой пружины 5, внутри ступенчатого поршня имеется клапан 13 с пружиной 12, прижимающей его к седлу. На поршне по периметру выполнены наклонные ребра 7. В верхнем корпусе 9 вставлена неподвижная вставка с аналогичными наклонными ребрами 6, нижние кромки которых проходят по границе с мембраной. Ребра 7 поршня находятся между ребрами 6 неподвижной вставки. Если поршень 14 находится в верхнем положении, то его ребра не касаются мембраны 16, и она опирается на поршень только в средней части, остальная же часть мембраны прилегает к неподвижным ребрам 6 вставки. Нижняя активная площадь мембраны в этом случае минимальна.

При опускании поршня 14 его ребра 7 начинают опираться на мембрану 16, и она при этом отходит от неподвижных ребер 6 вставки. Нижняя активная площадь мембраны возрастает. Таким образом, соотношение давлений на мембрану 16 снизу и на ступенчатый поршень 14 сверху равно соотношению их активных площадей.

Активная площадь верхней стороны поршня постоянна, а активная площадь мембраны меняется в зависимости от положения поршня.

В средней части корпуса регулятора находится подвижный толкатель 15, опирающийся на шаровую пяту 18, связанную через систему тяг с балками мостов, поэтому положение толкателя 15 зависит от прогиба рессор подвески задней тележки, т. е. нагрузки. Снизу толкателя расположен поршень 19, полость под которым соединена трубкой 1 с выводом I подвода воздуха для обеспечения постоянного поджатия шаровой пяты 18 к толкателю 15. Через этот вывод регулятор соединяется с верхней секцией тормозного крана рабочей тормозной системы, через вывод II с тормозными камерами колес задней тележки. Вывод III через клапан 3 соединяет внутреннюю полость регулятора с атмосферой.

При отсутствии торможения (рис. 3, б) поршень находится в верхнем положении, клапан 13 закрыт и не упирается в седло толкателя. При этом тормозные камеры через вывод II, внутренний канал в толкателе и вывод III соединяются с атмосферой.

При торможении (рис. 3, в) воздух подается в регулятор через вывод I и поршень 14 перемещается вниз. В определенный момент клапан 13 упрется в седло толкателя 15 и закроет его внутренний канал, следовательно, тормозные камеры разобщатся с окружающей средой (атмосферой). Вслед за этим клапан 13 отойдет от седла в поршне и сжатый воздух через клапан и кольцевую щель между толкателем и поршнем поступает к выводу II и далее к тормозным камерам.

Следящее действие регулятора осуществляется следующим образом. Воздух, подающийся к тормозным камерам, одновременно попадает в полость А и с тем же давлением давит на мембрану 16 снизу. При достижении определенного давления сжатого воздуха поршень 14 с мембраной 16 поднимутся вверх. Как только клапан 13 сядет в седло поршня, поступление сжатого воздуха из вывода I в вывод II прекратится.

Работа регулятора при изменении нагрузки на заднюю тележку будет осуществляться следующим образом. При максимальной нагрузке рычажный механизм, воздействуя на шаровую пяту 18, переместит толкатель 15 в верхнее положение. Для открытия клапана 13 необходимо незначительное перемещение поршня 14, при котором его ребра 7 не опустятся ниже ребер 6 неподвижной вставки. Активная площадь мембраны 16 при этом будет незначительной, и подъем поршня 14 вверх будет происходить при большем давлении в полости А снизу мембраны, а значит, сжатый воздух в тормозные камеры задней тележки будет подаваться под большим давлением.

При минимальной осевой нагрузке расстояние между задними мостами и регулятором будет наибольшим (рис. 3, г). Толкатель 15 при этом опустится в самое нижнее положение, и для открытия клапана 13 с целью подачи сжатого воздуха в вывод II поршень 14 должен максимально опуститься вниз. В этом случае его ребра 7 опустятся ниже ребер 6 неподвижной вставки, что приведет к максимальному увеличению активной площади мембраны 16. Следовательно, равновесное положение наступит при значительно меньшем давлении в полости А, а значит, и давление сжатого воздуха в тормозных камерах в этом случае будет значительно меньшим.

Таким образом, регулятор в автоматическом режиме осуществляет дифференцирование тормозных сил между колесами переднего моста и задней тележки пропорционально распределению общей нагрузки на автомобиль между его передним мостом и задней тележкой. При этом регулятором учитываются не только статические нагрузки (вес автомобиля), но и инерционные нагрузки, возникающие при изменении скорости движения автомобиля.

***

Антиблокировочные системы


Главная страница
Специальности
Учебные дисциплины
Олимпиады и тесты

k-a-t.ru

Регуляторы тормозных сил. Антиблокировочные и противобуксовочные системы

Сила сцепления колес автомобиля с дорогой по аналогии с силой трения пропорциональна вертикальной нагрузке, а коэффициентом пропорциональности является коэффициент сцепления шин с дорогой (коэффициент трения). Этот коэффициент от человека не зависит. Он определяется состоянием дороги и шин. Но чем выше сила сцепления колес с дорогой при торможении, тем будет меньше тормозной путь автомобиля. Мы знаем также, что при торможении на машину действует сила инерции. Следовательно, произойдет перераспределение вертикальных нагрузок на колеса. Поэтому при торможении на них возникнут разные тормозные силы. В этом случае говорят о неодинаковой эффективности торможения колес разных осей. Чтобы эффективность была одинаковой, требуется регулировать тормозные силы с помощью специальных устройств. Регуляторы используют и для повышения эффективности торможения, когда машина движется порожней (без груза), так как при этом сила сцепления будет иной, чем в груженом состоянии.

Существуют статические регуляторы (для двух состояний машины — груженой и порожней) и автоматические регуляторы тормозных сил. Последние находят применение, например, в автомобилях КамАЗ.

Автоматические устройства предназначены для регулирования тормозных сил на колесах задней тележки при изменение осевой нагрузки в процессе торможения. Регуляторы способствуют максимальному использованию сил сцепления колес с дорогой при торможении, что повышает устойчивость движения автомобилей.

Известны пневматические и гидравлические регуляторы. Регулирование тормозных сил достигается за счет снижения давления подводимого к задним тормозам воздуха или тормозной жидкости (в зависимости от типа тормозной системы) при изменении вертикальной нагрузки на ось. Поскольку регуляторы гидравлического типа предназначены для легковых автомобилей (ВАЗ), рассматривать их не будем.

Пневматический регулятор тормозных сил

Пневматический регулятор тормозных сил автомобиля КамАЗ, устанавливаемый на лонжероне 7 рамы автомобиля, состоит собственно из автоматического регулятора 2 рычага 3, регулируемой тяги 4, упругого элемента 5, компенсатора 7, связанного штангой 6 с балками 8 и 9 мостов автомобиля. Механизмы и имеющиеся крепления обеспечивают компенсацию перекосов тележки, возможных при торможении на неровных дорогах. Упругий элемент защищает регулятор от повреждений при вертикальных перемещениях мостов задней тележки, а также смягчает резкие толчки и уменьшает вибрацию.

Рис. Схема установки регулятора тормозных сил: 1 — лонжерон; 2 — регулятор тормозных сил; 3 — рычаг регулятора; 4 — тяга; 5 — упругий элемент; 6 — штанга; 7 — компенсатор; 8, 9 — балки мостов; I — положение рычага регулятора при наибольшей осевой нагрузке («груженый» автомобиль); II — положение рычага при наименьшей нагрузке («порожний» автомобиль)

Рассмотрим устройство и принцип действия пневматического регулятора тормозных сил.

Рис. Автоматический регулятор тормозных сил: а — общий вид; б — конструкция; 1 — клапан; 2 — ступенчатый поршень; 3 — толкатель; 4 — рычаг; 5 — мембрана (диафрагма); 6 — шаровая пята; 7 — поршень; 8 — направляющая толкателя; 9 — вставки в корпусе; 10 — соединительная трубка; 11 — ребра поршня; I, II — полости; III — вывод в атмосферу

У груженого автомобиля рычаг 4 находится в крайнем верхнем положении. При торможении сжатый воздух поступает в полость 1. Поэтому поршень 2 переместится вниз, а по трубке 10 воздух из полости I поступит в нижнюю часть и будет оказывать давление на поршень 7 плунжерного типа, прижимая шаровую пяту 6 к толкателю 3. При перемещении поршня 2 вниз вместе с ним движется клапан 7, который посредством толкателя сначала отсоединит полость II от выхода в атмосферу, а затем отойдет от седла поршня 2. В результате полость I соединится с выходной полостью II, а сжатый воздух поступит через полость II к тормозным камерам колес.

Вставка в корпусе имеет наклонные ребра Я на которые опирается мембрана (диафрагма) 5 при верхнем положении поршня 2. Поршень 2 также имеет ребра 11. Чем ниже опустится рычаг и связанный с ним толкатель, тем ниже опустится и поршень 2. Следовательно, увеличится рабочая площадь мембраны 5, воздействующей на поршень 2.

Когда рычаг находится в верхнем положении (при полной осевой нагрузке), толкатель также расположен вверху. Для открытия клапана поршень 2 должен переместиться вниз. При небольшом его перемещении наклонные ребра 11 поршня 2 не выходят ниже ребер 9 вставки. При этом мембрана опирается только ца ребра вставки, и усилие от нее на поршень 2 не передается.

Когда рычаг находится в крайнем нижнем положении (наименьшая осевая нагрузка), поршень 2 должен максимально переместиться вниз для открытия клапана, поскольку толкатель также будет находиться в нижнем положении. В случае максимального перемещения поршня 2 вниз его наклонные ребра опустятся ниже ребер вставки. При этом активная площадь мембраны становится наибольшей. В результате в полости II установится давление воздуха, примерно равное 1/3 давления на входе в регулятор.

При растормаживании колес давление воздуха в полости 1 упадет, и поршень 2 переместится вверх. При этом клапан сядет на седло поршня 2, разобщая полости I и II, и оторвется от толкателя. В результате сжатый воздух из тормозных камер колес средней и задней осей через полость II и полый толкатель выходит в атмосферу, отгибая края резинового клапана. А все элементы регулятора возвращаются в исходное положение.

Рассмотренные регуляторы корректируют давление рабочего тела (воздуха) для обеспечения одновременной блокировки колес передней и задней осей. При этом происходит упреждающая блокировка колес передней оси. Однако такой способ торможения не является наиболее эффективным и безопасным с точки зрения сохранения устойчивости движения автомобиля при торможении. Кроме этого, происходит излишний износ шин.

АБС

Коэффициент сцепления колес с дорогой зависит от степени их скольжения, которая меняется в пределах от 0 (чистое качение колеса) до 100 % (полное буксование или скольжение при блокировке колес). Максимальные значения коэффициента сцепления порядка 10… 30 % (в зависимости от дорожной поверхности) будут при пробуксовке колес. Следовательно, при таком коэффициенте и степени скольжения колес можно обеспечить наибольшую эффективность и безопасность торможения. Именно это обеспечивают АБС.

Все современные АБС относятся к самонастраивающимся автоматическим системам. Они включают в себя:

  • датчики угловой скорости колес
  • электронно-решающий блок
  • модуляторы давления

При работе АБС сигнал от датчиков угловой скорости вращения колес подается в электронно-решающий блок, в котором в соответствии с заданной программой формируются сигналы управления, поступающие на модулятор.

Рис. Схема пневматического модулятора АБС (а) и его характеристика (б): 1, 5, 6 — клапаны; 2, 3 — электромагниты; 4 — поршень; А—Д — полости; р — давление; t — время

На рисунке показана схема пневматического модулятора АБС и его характеристика (изменение во времени тормозной силы). Работа АБС сопровождается многоцикловым процессом автоматического растормаживания и торможения колес автомобиля. В каждом цикле имеются фазы автоматического растормаживания, «выдержки» и затормаживания (штриховые линии на рис. б) колес. Имеются АБС, в которых осуществляется двухфазовый цикл (фаза «выдержки» отсутствует). Работа АБС обеспечивает требуемые угловую скорость колеса и его скольжение, соответствующее максимальным сцепным характеристикам.

Работа пневматического модулятора

Рассмотрим подробно работу пневматического модулятора, выполненного на базе ускорительного клапана (рис. а). Сжатый воздух от тормозного крана поступает по магистрали в полость А и далее через полость Б проходит в полость В и давит на следящий поршень 4 вниз. Поршень перемещается вниз и упирается в клапан 5, отсоединяя полость Г от выхода в атмосферу. Дальнейшее перемещение поршня вниз приводит к открытию клапана 5.

В результате сжатый воздух начинает проходить из ресивера через полости Д и Г в тормозные камеры.

Если тормозящееся колесо начинает блокироваться, электронный блок посылает одновременно сигналы управления на электромагниты 2 и 3, которые закрывают клапан 1 и открывают клапан 6. При этом полости Б и В соединяется с атмосферой — происходит автоматическое растормаживание колеса. При некотором угловом ускорении колеса электронный блок снимает электрическое напряжение с электромагнита 3. В результате клапан 6 под действием пружины снова закрывается и наступает фаза выдержки.

Фаза повторного автоматического затормаживания колеса имеет место в том случае, когда колесо приобретает пороговое угловое ускорение. При этом электронный блок снимает электрическое напряжение, и с электромагнита 2, что позволяет клапану 1 открыться и соединить рабочую полость В с магистралью. Затем цикл повторяется.

Интегрированные системы активной безопасности (ИСАБ)

В настоящее время разработаны отечественные интегрированные системы активной безопасности (ИСАБ), образующие комплекс АБС и ПБС.

В отличие от АБС устанавливаемая в ИСАЕ противобуксовочная система обеспечивает требуемое движение колес не в тормозном (как при работе АБС), а в тяговом режиме. Дело в том, что при движении автомобиля, в том числе при маневрировании на дороге с различными сцепными свойствами участков поверхности, взаимодействующей с ведущим колесом, возникает разная пробуксовка. Это может привести к потере устойчивости движения, например, при разгоне автомобиля, когда к колесам может быть подведена излишняя тяга, неуравновешенная сцепными возможностями пары «колесо — дорога». Действие ПБС в отличие от АБС основано на том, что в случае появления пробуксовки ведущего колеса автомобиля система обеспечивает на этом колесе уменьшение тягового усилия. Тем самым предотвращается пробуксовка колес и повышается устойчивость движения автомобиля. Как правило, работа ПБС основана на уменьшении топливоподачи к двигателю, т.е. сводится к снижению тягового усилия на буксующем колесе (колесах).

ustroistvo-avtomobilya.ru

Установка регулятора тормозных усилий. — Citroen Saxo VTS, 1.6 л., 2000 года на DRIVE2

Всем привет!Пока AntonSVT активно готовит тренировочную пятерку к выезду на мини-ралли, я решил заняться тормозами на Саксике)Перетормаживание задней оси на Saxo — довольно распространенная проблема. По крайней мере с ней часто сталкиваются раллисты и, немного покатавшись на своем Saxo, я понял, что и меня эта проблема не обошла стороной. Связана она, конечно, с некорректной работой штатного регулятора.

О подобной переделке уже писал VitaX16XE в бортжурнале своей машины, но я решил пойти чуть более гуманным путем. Я раньше уже переделывал тормозную систему на своей раллийной восьмерке и прекрасно понимал с чем буду иметь дело и на что обратить внимание.

Для переделки был куплен винтовой регулятор Wilwood, уплотнители (в места прохода тормозной трубки через кузов), пара переходников под ВАЗовские штуцеры и жигулевский тройник (вообще лучше брать волговский — он крепче и не лопается при затягивании штуцеров). Медные трубки, ВАЗовские штуцеры и необходимый инструмент (в т.ч. для резки и развальцовки трубок) уже были в команде.Для начала я удалил штатную заднюю тормозную магистраль и регулятор.

старые трубки с регулятором

Повесил тройник по днищем в защищенном месте и проложил новые трубки от тройника к балке.Затем сделал из алюминия кронштейн для регулятора, нашел для него удобное место и закрепил. Тормозную трубку традиционно тянул в салоне по центральному тоннелю. От ГТЦ через моторный щит к регулятору и от регулятора к тройнику.На моей машине уже это было сделано, а вообще рекомендую уходить от диагональной системы подключения тормозов. У меня ближние от вакуумника трубки уходят на передние тормоза, одна дальняя трубка уходит назад и один штуцер заглушен.

После протяжки соединений я залил свежей тормозной жидкости (я использую DOT 5.1) и вместе с AntonSVT прокачал тормозную систему, традиционно начиная с задней оси. Теперь все ок!

Цена вопроса: 5 500 ₽

www.drive2.ru

Про регулятор тормозыных усилий замолвите слово — Сообщество «Восстановление Тормозных Систем» на DRIVE2

Навеяно дискуссией www.drive2.ru/l/479054468516676252/Пытаясь найти путевое описание или разрез — как обычно, придется самому.Tilton посвящается :)

Разобранным он выглядит так: это китайская копия, простите но свой снимать с машины и разбирать я не буду :) (картинка сперта у kerli)

Объем цилиндра (1) регулятора разделен манжетой (3) на две полости, одна связана с главным цилиндром (вход), другая — с задними тормозами (выход). В начальный момент давление жидкости в обеих полостях одинаково, но в полости I оно действует на меньшую площадь поршня (2), а в полости II — на большую.

Соответственно давление в цилиндре старается сдвинуть поршень вниз, чему противодействует пружина (5). Жесткость пружины и соотношение площадей определяют собственную характеристику регулятора.Таким образом увеличивая преднатяг пружины, увеличивается относительное давление в заднем контуре.1 — Цилиндр.2 — Поршень.3 — Манжета.4 — Сальник.5 — Пружина.I — Полость передних тормозов (ГТЦ).

II — Полость задних тормозов.

1. Педаль тормоза отпущена.Давление в системе отсутствует, поршень под действием пружины поднят полностью вверх.

2. Начало торможения.Педаль перемещается вперед, давление в системе растет, противодействуя пружине поршень начинает опускается вниз. Полости пока объединены.

3. Торможение.Сила давления и действе пружины уравновесились, поршень перемещается еще ниже. Манжета перекрывает выходное отверстие. Теперь равновесие от силы пружины и разности силы давлений — система вошла в относительно установившейся режим.

Балансируя на грани 2 и 3, происходит понижение и регулирование давления в заднем контуре. Другими словами, как только перепад давления в заднем и переднем контуре достигает желаемого значения, поршень перекрывает дорогу тормозной жидкости в задний контур.

4. Растормаживание.Давление на входе падает, дельта давлений растет противодействуя пружине еще сильнее, и опускает поршень еще ниже.Самый не очевидный момент. Перекачать из полости низкого давления в полость высокого, может только ABS своим насосом высокого давления, который и пинается в педаль.Интенсивность замедления управляется на условные 90% давлением, остальные условные 10% — расход тормозной жидкости через регулятор на раздутие шлангов, деформацию колодок, распрямление трубок и т.п.

Таким образом в голой механике растормаживание происходит за счет объема цилиндра.

5. Педаль почти отпущена.Ход поршня в низ максимальный, давление в переднем контуре минимальное, как и замедление, и становится ниже чем в заднем контуре. Срабатывает обратный клапан, в данном случае он реализован формой манжеты(собственно в ГТЦ и ГЦС на современных машинах манжета сделана так же).

А вообще это обычный без расходный редуктор :)

P.S. Чуть подправил 2 и 3, это еще одна не точность наших учебников, а я глупенький повелся.

www.drive2.ru


Смотрите также